玻璃基光电容积脉冲波盖板材料及制备方法和应用与流程

本发明属于智能穿戴设备，特别是涉及一种玻璃基光电容积脉冲波盖板材料及制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来随着科学技术的不断进步，智能穿戴设备也不断向多功能、集成化发展。现有的智能穿戴设备普遍具备对心率、血氧、心电以及睡眠质量等人体生理状况的监控功能，为了实现此功能，一般是在穿戴设备的后盖上增加大量传感器的光学通道，且还需要该光学通道具有高度的防串扰特性，以用于检测人体生理状况。

2、目前市场上主流智能穿戴的盖板材质主要为金属和陶瓷。但是，金属材质的盖板对传感器的信号采集有一定的干扰，而陶瓷材质的盖板在成本造价上略高，且其强度很难满足需求。

3、玻璃作为新的盖板材料，近些年一直备受关注。相较于金属材质、陶瓷材质而言，玻璃的材质更显时尚，对智能穿戴传感器的信号采集的干扰性较小，同时具有高分辨率、高对比度和透过率满足防串扰特性，能够应用于智能穿戴设备技术领域。但是，由于盖板材料上需要设置大量传感器的光学通道，这就需要盖板上同时具有光吸收性能的玻璃材料和具有高透过率的玻璃材料，而上述两种玻璃材料的加工性能差异较大，难以在同一加工条件下熔接，因此在将多种玻璃熔合在一起，以将其制备成具有多个高透过率和高度防串扰特性的传感器通道的智能穿戴的盖板材料时上一直是十分困难的课题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于，提供一种玻璃基光电容积脉冲波盖板材料及制备方法和应用，所要解决的技术问题是如何提供一种具有大量传感器光学通道的盖板材料，使其既具有较高的透过率，又具有高防串扰性，从而使其能够在盖板材料内部形成若干光学通路，通过两种玻璃折射率的不同使得光线在第一玻璃内传播时将光线仅限制在第一玻璃内传播，从而减少光线传播过程中发生散射等问题，减少光线传播过程中的能量损耗，提高光线在玻璃盖板内的传播距离；同时其还具有较高的机械强度，从而更加适于实用。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种玻璃基光电容积脉冲波盖板材料，其包括：

3、玻璃基板，其材质为第一玻璃；所述第一玻璃在25～300℃的平均膨胀系数为89～99×10-7/℃；

4、环形结构件，其嵌设于所述玻璃基板内；所述环形结构件以轴线垂直于所述玻璃基板表面的方向贯通所述玻璃基板的上下表面设置；所述环形结构件的材质为第二玻璃；所述第二玻璃在25～300℃的平均膨胀系数小于所述第一玻璃在25～300℃的平均膨胀系数；所述第二玻璃的玻璃化转变温度为600～630℃，软化点温度为690～710℃；所述第一玻璃的软化点温度小于所述第二玻璃的软化点温度，二者差值为20～40℃。

5、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

6、优选的，前述的玻璃基光电容积脉冲波盖板材料，其中以质量百分含量计，所述第二玻璃包括：

7、sio2           45～57％；

8、al2o3           7～18％；

9、na2o           9～20％；

10、k2o            1.5～7％；

11、cao            0～4％；

12、mgo            0～5％；

13、b2o3            1～4％；

14、zro2           0～5％；

15、fe2o3           2～4％；

16、ni2o3           2～4％；

17、mno2           0～1％。

18、优选的，前述的玻璃基光电容积脉冲波盖板材料，其中所述第一玻璃的折射率大于所述第二玻璃的折射率。

19、优选的，前述的玻璃基光电容积脉冲波盖板材料，其中所述玻璃基光电容积脉冲波盖板材料为圆形薄片；所述圆形薄片上设置有n个环形结构件，n为1～10的自然数；所述环形结构件呈线性阵列分布于所述圆形薄片上，或者，所述环形结构件呈圆周阵列分布于所述圆形薄片上。

20、优选的，前述的玻璃基光电容积脉冲波盖板材料，其中所述玻璃基光电容积脉冲波盖板材料的外径为23～25mm；所述环形结构件的壁厚为0.3～2mm。

21、优选的，前述的玻璃基光电容积脉冲波盖板材料，其中所述玻璃基光电容积脉冲波盖板材料的厚度为0.3～2mm。

22、本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种玻璃基光电容积脉冲波盖板材料的制备方法，其包括以下步骤：

23、1)以第一玻璃制备玻璃柱；以第二玻璃为皮管、以第一玻璃为芯棒，将所述皮管和所述芯棒组合为玻璃棒管；将所述玻璃棒管拉制为单丝；所述第一玻璃在25～300℃的平均膨胀系数为89～99×10-7/℃；所述第二玻璃在25～300℃的平均膨胀系数小于所述第一玻璃在25～300℃的平均膨胀系数；所述第二玻璃的玻璃化转变温度为600～630℃，软化点温度为690～710℃；所述第一玻璃的软化点温度小于所述第二玻璃的软化点温度，二者差值为20～40℃；

24、2)在所述玻璃柱上打若干孔；所述孔的孔径与所述单丝的外径匹配；

25、3)沿所述玻璃柱轴线的方向将所述单丝安装于所述孔内，得到熔压材料；

26、4)将所述熔压材料进行真空熔压，然后滚圆、切片、磨抛；

27、5)将磨抛后薄片进行化学强化，得到玻璃基光电容积脉冲波盖板材料。

28、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

29、优选的，前述的制备方法，其中所述真空熔压的熔压温度为555～695℃，熔压时间为20～100min。

30、优选的，前述的制备方法，其中所述化学强化是将磨抛后薄片置于硝酸钠和硝酸钾的混合溶液中，于320～480℃的温度下保持4～14h。

31、本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种智能穿戴设备，其包括前述的玻璃基光电容积脉冲波盖板材料。

32、借由上述技术方案，本发明提出的一种玻璃基光电容积脉冲波盖板材料及制备方法和应用至少具有下列优点：

33、本发明提出的玻璃基光电容积脉冲波盖板材料及制备方法和应用，其通过合理调控高透过玻璃材料(本发明的第一玻璃)和的高吸收玻璃材料(本发明的第二玻璃)膨胀系数、玻璃化转变温度、软化点温度和可化学强化性等物性参数配合，使其能够达到较优化的参数匹配性，从而可以通过下述方法将其加工为具有大量传感器光学通道的盖板材料：将第一玻璃加工为玻璃柱，并按照预设的光学通道的目标位置和尺寸在所述玻璃柱上打孔；同时，以第一玻璃为芯棒，第二玻璃为皮管，将二者组合为玻璃棒管拉制为与玻璃柱上的孔尺寸匹配的单丝；再将单丝安装至孔内，得到熔压材料；最后再将所述熔压材料进行真空熔压后，进行后续的滚圆、切片和磨抛操作；最后通过化学强化作用使其达到较高的机械强度，从而得到一种具有大量传感器光学通道的盖板材料，使其既具有较高的透过率，又具有高防串扰性，同时还具有较高的机械强度，从而更加适于实用。进一步的，两种玻璃的折射率不同，所述第一玻璃的折射率大于所述第二玻璃的折射率，使得在盖板材料内部能够形成若干通路，通过两种玻璃折射率的不同使得光线在第一玻璃内传播时将光线仅限制在第一玻璃内传播，从而减少光线传播过程中发生散射等问题，减少光线传播过程中的能量损耗，提高光线在玻璃盖板内的传播距离；同时其还具有较高的机械强度，从而更加适于实用。

34、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。