实验所用的玻璃原料包括石英砂、氧化铝、硼酐（氧化硼）、氧化钙、氧化镁、氧化锶、氧化锌，化学澄清剂所用原料为氧化亚锡，试剂纯度等级均为分析纯（AR），实验设计引入成分及使用的原料种类、具体纯度如表 5 所示，所有化学成分均以氧化物原料的形式引入，玻璃成分中除原料可能含有的部分杂质以外，均不含任何人为引入的其他成分。

1.2 实验装置与样品制备

实验所用仪器设备包括：用 1700 ℃ 硅钼棒高温炉熔制玻璃；用 1100 ℃ 程控高温炉退火基板玻璃；用 ES-1000E 电子分析天平称量玻璃原料和玻璃试样；用 500 mL 铂铑合金坩埚熔化玻璃；采用 BLZL-1450 座滴法熔体表面张力测量仪（图 1）测量表面张力。

实验样品的熔制流程如图 2 所示，首先根据组分设计计算玻璃配方，称量并配制约 500 g 配合料，在研钵内充分研磨、混合均匀，待硅钼棒电炉升温至 1550 ℃ 时，将混合均匀的配合料分多次加入预热过的铂金坩埚中，保温 2 h 至原料熔化充分后以 5 ℃/min 的升温速率加热至 1640 ℃，并在该温度条件下保温 4 h，实现玻璃的充分熔化与澄清。然后继续升温至 1680 ℃ 保温 2 h 使玻璃液完全澄清，出料前 30 min 进行搅拌，然后将玻璃液浇筑在预热的耐热钢模内，成型后转入 780 ℃ 的马弗炉内进行退火处理，保温 3 h 后再以 1 ℃/min 降温速率慢冷至 300 ℃，随炉冷却得到经过退火的玻璃样块。

图 1 玻璃样品熔制工艺制度

1.3 测试与表征

按 GB/T 39797-2021 玻璃熔体表面张力试验方法，使用 BLZL-1450 表面张力测量仪进行测量，首先测得不同化学组成的 OLED 基板玻璃的工作点温度（黏度为 10⁴ dPa·s，简称 T₄），然后在此温度条件下测量玻璃熔体的表面张力。

图 2 椭球状玻璃熔体液滴

将制备的玻璃样块用锡纸包裹，用铁锤捶碎后用钳子修整成较方正的颗粒，选取内部无气泡结石且质量为 0.15~0.30 g 的碎块用于测试。测试前选用 T₄ 温度表面张力为 334 mN/m 的标准钠钙玻璃校准表面张力测量仪。测试的具体操作步骤如下：将表面张力测量仪加热炉升温至测量温度，通入高纯氮气作为保护气体，然后将制备好的玻璃样品置于石墨片上，送入加热炉中的样品台上进行保温，试样在表面张力作用下收缩成椭球状液滴，如图 2 所示，将液滴置于拍摄装置视野中心，保温 30 min 至熔体稳定。随后，用图像采集装置获取椭球熔体的外轮廓线，通过软件数值分析得到轮廓参数，利用 Young-Laplace 方程进行解析，计算出样品的表面张力（σ），反复测试若干次后取 σ 的平均值为样品在该测试条件下的表面张力值。

2 结果与讨论

2.1 Al₂O₃/SiO₂ 对 OLED 基板玻璃表面张力的影响

随着 OLED 基板玻璃化学组成中 Al₂O₃/SiO₂ 摩尔比从 0.15 变到 0.25，玻璃熔体在 T₄ 温度条件下的表面张力测试结果如图 3 所示。

由图 3 可知，Al₂O₃/SiO₂ 从 0.15 逐渐增加至 0.25，随着网络形成体中 Al 的占比变大，玻璃熔体表面张力从 369 mN/m 逐渐增加至 388 mN/m。Al₂O₃ 对 SiO₂ 逐步替代导致玻璃熔体表面张力增加的原因主要有两个方面：一方面是更多的 Al³⁺ 与玻璃网络中游离氧结合形成铝氧四面体 [AlO₄]，使玻璃的非桥氧减少，网络结构更致密，破坏网络需要的能量增加，宏观表现为表面张力增大；另一方面是一个碱土金属离子与两个铝氧四面体结合形成 [AlO₄]⁻–R²⁺–[AlO₄]⁻ 结构（如图 4 所示），碱土金属离子 R²⁺ 分布于铝氧四面体网络的空隙中，致密的网络阻碍了表面活性组元（网络外体 R²⁺）在高温熔融状态向表面的积聚，使熔体的表面能增大，从而导致表面张力增加。

图 3 基板玻璃熔体表面张力与 Al₂O₃/SiO₂ 的关系图  

图 4 碱土金属离子和铝氧四面体结合的网络结构