中国建材总院聚焦“四个面向”，不断加强学科建设，推进基础研究，筑牢创新之基。一批原创成果在高水平期刊发表，彰显了总院对原创策源的坚定信念与不懈追求，小料带您了解一下。
中国建材总院所属国检集团万德田团队在《无机材料学报》发表了题为“激光诱导损伤对熔石英玻璃弯曲强度弱化影响及安全设计“的论文。论文链接↓https://www.jim.org.cn/CN/10.15541/jim20220610
惯性约束聚变在未来能源等问题解决领域具有极为重要的应用价值和战略意义，熔石英玻璃具备透光性好、物理力学性能稳定等优点, 被大量应用在激光驱动器系统两端作为真空窗口元件，用以实现激光靶室真空隔离及透光。在服役过程中，熔石英玻璃会受高通量激光辐照作用并产生损伤，增大了其破裂风险。因此, 避免熔石英玻璃破裂是真空窗口光学元件在设计、运行及维护中重点关注的问题。
为此，团队协同中国工程物理研究院，采用神光-Ⅲ原型装置终端光学组件的熔石英玻璃，制作了标准样品, 统计分析了熔石英玻璃样品表面损伤形貌特征，探究了激光诱导损伤对熔石英玻璃样品弯曲强度的影响。研究取得的成果如下：
研究成果：
1.为了确定激光诱导熔石英玻璃半椭球形损伤点的形状因子变化，采用KEYENCE VHX-970F超景深三维显微系统对损伤点进行三维拍照，测量了各样品中损伤点的损伤长度2a[图1（a）]与深度(c) [图1（b）]，得到了损伤点长度与深度关系，如图2所示。测量结果表明：激光诱导熔石英玻璃损伤点形貌为典型的半椭球体，随着损伤点长度的增大，损伤点深度也呈上升趋势。当损伤点长度大于15mm时，其深度基本趋于稳定且不超过2mm。
图1 损伤点形貌尺寸测量
2. 分别对含损伤点的样品进行了弯曲强度测试, 得到了损伤点长度对熔石英玻璃弯曲强度影响，通过excel拟合处理，获得的损伤点长度与样品弯曲强度对应关系曲线，如图3所示。测试结果显示，随着损伤点长度和深度增大, 熔石英玻璃弯曲强度总体呈下降趋势，但当损伤点长度大于15mm后, 其弯曲强度下降趋势明显缓和，损伤点长深比对弯曲强度无明显影响。
图2 各测试样品中损伤点损伤长度（2a）与深度（c）分布
3. 提出了基于熔石英玻璃弯曲强度理论及断裂力学理论的真空窗口光学元件安全设计方法，给出了考虑持久应力作用下的熔石英玻璃弯曲强度设计值，为含损伤点的熔石英玻璃真空窗口光学元件的使用寿命预测及更换临界条件提供参考。
图3 损伤点长度与样品弯曲强度拟合后对应关系曲线
主要创新点：
采用神光-Ⅲ原型装置终端光学组件的熔石英真空光学元件制作了标准样品, 统计分析了熔石英玻璃样品表面损伤形貌特征，探究了激光诱导损伤对熔石英玻璃样品弯曲强度的影响。结果表明激光诱导熔石英玻璃损伤点形貌为典型的半椭球体，损伤点深度随其长度增大呈上升趋势。随着损伤点长度和深度增大, 熔石英玻璃的弯曲强度总体呈下降趋势, 但当损伤点长度大于15mm, 弯曲强度下降趋势明显缓和, 损伤点长深比对弯曲强度无明显影响。熔石英玻璃真空窗口光学元件安全设计，应考虑玻璃弯曲强度离散性及持久应力作用综合影响, 且在损伤点位置处的最大弯曲拉应力不应超过其弯曲强度设计值。研究成果为熔石英玻璃真空窗口光学元件寿命预测及更换退役提供参考依据。
国检集团万德田团队简介：
国检集团万德田团队自成立以来一直从事陶瓷材料的力学性能和极端环境下的力学性能评价与表征方法及其设备研制等研究工作。近五年共承担“十四五”国家重点研发计划，国家自然基金委重点基金项目等科研项目10余项，先后提出相对法、缺口环法、局部高温加载法等测试新方法，取得多项创新性成果，并制定了相关国际国内标准，形成了相关专用技术和产品。研究成果荣获国家科技进步奖二等奖2项，省部级奖励9项，有力推动了中国建材总院检验测试学科发展。
