1、J. Am. Ceram. Soc. 8215-16,1999纳米相玻璃陶瓷George H.beall and Linda R. Pinckney Corning Incorporated, Corning, New York在将来,玻璃陶瓷主要利用它的内部性能,特别是对信息的传输,显示,存储等专业性能来进行应用的。玻璃陶瓷的显微结构是由许多均匀分布的尺寸小于 100 纳米的晶体所组成,它可以进行许多可行的新型的应用,也可使许多现有的产品具有特殊的性能。这篇文章主要讨论两种类型的纳米晶玻璃陶瓷:透明的微晶玻璃和可用于精密工程表面的硬的高模量的微晶玻璃。透明的微晶玻璃是从铝酸盐玻璃中形成的,这
2、种玻璃能够有效的进行结晶形核,并缓慢长大。其中主要的晶体相包括具有低热膨胀行为的 相石英固溶体,高硬度及弹性模量的尖晶石和具有独特的荧旋光性的莫来石。I.绪论玻璃陶瓷技术是以玻璃的可控形核与结晶为基础的。虽然玻璃陶瓷物体可以通过玻璃整体的内部形核或者经由玻璃原料烧结和结晶来制取,但是由内部形核而可能所具有的显微结构的类型范围要宽广的多。一些玻璃成分可以自发形核,但是通常来说,原料中都需要加入某种特定的形核剂来促使分离和内部形核。这些形核剂均匀的溶入玻璃当中,在二次加热中以精确的比例来使得相分离。这种分散相在结构上的特征就是与母体玻璃不相容,因而在高于玻璃退火点 30100的温度下加热时,细小的
3、晶核就可以沉淀出来。这些晶粒可以作为初始晶体相再次形核时的形核点。此外,晶化过程可以在分离相自身内部进行,也可以从分离体的表面开始。形核之后,可进行多次的高温热处理来促使初始相的晶化并形成所需要的微观结构.此时晶核将继续长大,直到碰触到相邻晶粒为止,从而形成一个大的结晶体,并有少量的剩余玻璃,这些剩余玻璃也可能作为结晶成分而被消耗掉。某些玻璃陶瓷的微观结构可专门设计成这样,即在有连续剩余相玻璃存在的基体中均匀分布着不相互接触的小晶体。玻璃陶瓷相对于传统的粉末制备陶瓷来说具有许多优点。除了在玻璃态便于成型外,玻璃陶瓷还具有均匀的显微结构,而且对于同质的初始玻璃,其性能可再现。此外,玻璃陶瓷的物理
4、性能可在一个很大的范围内变化。例如热膨胀系数(CETs) ,可从7510(7)/到20010(7)/。而玻璃或陶瓷都很难有这么大的变化范围。许多玻璃陶瓷主要都因其热膨胀几乎为零而具有商业价值。而若将其高的机械强度与零孔隙度结合起来,则从建筑材料到餐具到骨头移植等,均可使玻璃陶瓷得到广泛应用。在玻璃陶瓷可形成的众多微观结构中,那些晶体尺寸小于 100nm 且均匀分布的微晶结构可使现有的产品具有某些特殊的性能,同时还可开发许多可行的新的应用。这种显微结构在学术上即被称为“纳米晶” 。这篇文章主要着重于两种类型的纳米晶玻璃:透明微晶玻璃和具有可精密加工表面的硬的高模量的微晶玻璃。前者拥有大量的消费者
5、及技术方面的应用。而后者则主要用于磁存储盘底层和要求具有光洁表面,耐化学腐蚀的高温环境下。II.透明微晶玻璃透明微晶玻璃通常具有两种特性:;一是具有纳米晶,二是比透明玻璃的热稳定性要好,一般都高于常用温度 800。多数商用透明微晶玻璃都是利用其比较好的热学性能,特别是极低的热膨胀和高的热稳定性,热震抗性。以填充锂 相石英晶体为基础的零或近零膨胀材料可用于高精密光学仪器,比如望远镜镜片,炉顶盖,烹饪用具,煤气炉口,炉门和其他技术设备。另一种透明微晶玻璃的热膨胀特性与硅非常相近。这种材料通常都是以分布着尖晶石和莫来石的非碱性硅酸盐玻璃为基础来制取的,可用于平面仪表显示等领域。第三组透明微晶玻璃在发
6、光特性上与普通玻璃有很大的区别,可用于光学放大器,太阳能收集器和激光应用中的上变频器装置等方面。(1) 透明要求好的透明性要求材料具有低的光散射和低的离子或原子吸收率。低散射性一般比较难以得到,可以通过满足两个标准中的任一个来获得。第一个标准要求所有的晶体相和剩余玻璃具有非常相近的光折射率,且晶体须具有低的双折射性。满足第一个标准的微晶玻璃可以填充镁,锌且含有 相石英的 SiO2-AL2O3-MgO-ZnO-ZrO2 为例。除了晶体尺寸达到 10微米以外,光学性能基本上各向同性的 相石英晶体还可使微晶玻璃具有高的透明度。满足低散射率的第二个标准就是晶体尺寸比光的波长要小得多。在这种情况下,有两
7、种散射方式。第一种是指散射范围非常广的自由散射,而且遵从 Rayleigh-Gans 公式。在这个个公式中,p 表示散射的总混乱度或衰减率。p2/3*NVk4a3(nn)2其中,N 表示粒子数量密度,V 表示粒子体积,a 表示粒子半径,k=2 /( 表示波长),n 为晶体折射率,n 为晶体与母体折射率之差。为满足实际应用,粒子半径应小于15nm,且玻璃与晶体折射率之差应小于 0.1,从而达到所需透明度。虽然这是一个相当苛刻的条件,但还是可以使其得到满足。另一种散射方式要求小颗粒间相距很小。在这种方式下,微粒间的距离必须不小于微粒半径,且至少应达到半径的六倍。在这种条件下,通过 Andreev
8、公式和 Hopper 公式而得到的类似的统一模型,可以来描述单个微粒间的阻碍作用,并可得到一个好的修正结果。Hopper 关于混乱度的公式为c(2/3*(10)-3)k43(nn)2 为中间相宽度(a+W/2),W 为微粒间距。在这个条件下,当折射率相差较大,达到n=0.3 时,微粒尺寸小于 30nm 便可使透明度得到提高。 此外,形核速率必须接近得到微小晶体的最佳值。图 1 是根据 Tamann 公式所得到的著名图表,它表明了温度对均匀成核与晶体长大速率的影响。最适宜的形核温度应位于晶体长大的最佳速率处。在低温时,形核与长大速率均受物质粘度限制,在近熔点时,则因无热力学驱动力而受到阻碍。虽然
9、异相成核要复杂一些,但普遍的规率都是最佳成核温度要远低于晶体长大温度,且高于玻璃态转化温度(Tg)50到 100。利用成核与长大温度间的差值要小于由最大峰所得的值,可使晶体长大速率小到足以将粒度减少到最小。(2) 以亚稳态 相石英固溶体为原料的透明微晶玻璃具有近零热膨胀系数(CTE)的微晶玻璃可由填充 相石英(高温型石英)作为主要结晶相析出而得到。理想的 石英结构是由连续的螺旋状 SiO2 四面体构成的。在两个螺旋之间可产生畸变的四面体孔隙,且能够容纳离子半径为 0.06-0.08nm 的微小阳离子。称之为“填充” ,主要是由于固溶体中,AL3取代了 Si4在石英四面体中的位置,而电荷平衡则通
10、过四面体间隙中的离子来维持。填充 Li而得到的 石英最终衍生产物为理想配比的 -锂霞石,即 LiAlSiO4.在 LiAlSiO4 中,几乎一半的硅都被铝和锂给取代了,它们更适宜占据 SiO4 四面体中平行于(001)面上的四面体间隙,这个面是 SiO4 和 AlO4 相互交错的平面。在一些这种 石英结构中,二价的镁和锌离子可以部分或者全部的取代锂。在这种情况下,Mg2+和 Zn2+更适合占据上述的两个四面体间的八面体间隙。在某种较低的程度上,这些间隙也可以容纳少量的 Fe2+,Mn2+和 Co2+。典型的商用微晶玻璃成分可能是由60 mol%SiO2 和 40 mol% eucryptite
11、 组成,其中MgO 和锌可取代部分的 LiO2。这种固溶体经研究 Li2-2(x+y)MgxZnyO?Al2O3?zSiO2 来描述。其中,+1, z 2。此外,磷酸盐 相石英固溶体可用 AlPO4 部分的取代 SiO2 来形成。商用的 Schott Zerodurt 就是由磷酸盐 相石英所形成的一个例子。虽然所有的 相石英固溶体都被认为是处于亚稳态,但除了接近 相锂霞石成分外,许多混合物甚至当加热到 1200保温 100 小时后,都还保留有 相石英结构。表 1 给出了典型的 相石英微晶玻璃成分。含有填充 相石英晶体的典型特征就是随着温度的升高,它们具有低的或者负的体积膨胀。它们的 CTE 一
12、般都随 相石英结构中 Li+ 和 Zn2+含量的增加减小,随 Mg2+的增加而增大。通过调整 相石英晶体和剩余正膨胀性玻璃的成分与含量,将有可能在很大的温度范围内得到具有零膨胀系数这个重要性质的材料。图 2 显示了由 SiO2-LiAlO2 玻璃得到的各种 相石英固溶体的 CET 测量值。大部分固溶体中 SiO2 所占比重为 50%到 80%,它们都有一个稳定的热膨胀系数,为-510(-7)/.SiO2 含量超过 80时,锂显然不足以显示出 相石英结构,因此,它就转化成可以替换的 相石英形态。 相石英具有高的热膨胀系数,据观察可达到 20010(-7)/。另一方面,SiO2 含量低于 50时,
13、对于理想配比的 相锂霞石来说,由于沿 a 和 c 轴的膨胀差别很大,且应变是从晶体分界面开始的,故普遍都有微裂纹出现。这时,微裂纹会使热膨胀偏向于 c 轴,从而将得到体积具有负膨胀性的微晶玻璃。然而,以 相石英和 相锂霞石为原料制取的微晶玻璃,通常都太粗糙,具有明显的木纹,而达不到透明的要求。TiO2 和 ZrO2 通常都是填充 相石英晶体的有效形核剂。而且有研究显示,具有一定配比的 TiO2 和 ZrO2,特别是 TiO2 含量为 2/3 时,晶化可以在较低的温度下进行,而且这样还具有较高的粘性。TiO2 和 ZrO2 的混合物还为非常小的晶粒尺寸提供了适宜的形核数量。因为锆钛酸盐对于填充
14、相石英的玻璃是非常好的成核晶体,故有可能认为 50的 TiO2 和 50%的 ZrO2 成核比含有 2/3TiO2 和 1/3ZrO2 的更有效。然而据认为, TiO2 在 相石英结构中含量达到一定程度时,可以取代 SiO2。故对一定化学配比的锆钛酸盐,超出规定含量的多余 TiO2 是必需的。在商用填充 相石英微晶玻璃中,形核率如表 3 所示。在这儿,晶体的数量密度是根据形核温度来划分的,由图明显可看出最大形核率在765附近。实际上,形核一分钟时,晶体的数量密度已经接近 100/mm(3)。形核 10 分钟时,每立方毫米就有几千个晶体了。图 4 显示了 Zerodurt 微晶玻璃在透射电子显微
15、镜下的显微照片。其中, 相石英晶体尺寸小于 0.1 微米,而且在其中心,可观察到石头状的锆钛酸盐小晶核。大量的钛酸盐沿着晶粒边缘析出。具有低 CET 值的 相石英微晶玻璃目前在商业上主要用于电炉上光洁,可辐射的炉灶面。这时,微晶玻璃中都将掺入 0.1% V2O5 的杂质,使得表面看上去通常都是黑色。然而,钒在红光中和近红外线处可以被透射,在这个光波范围内,钨卤灯和其他阻力大的电阻丝将会辐射出能量。图五显示了卧式炉的炉灶面对钨卤灯所发出的辐射光线进行反射或折射的现象。虽然玻璃陶瓷能够吸收大量的可见光线,但在红光或近红外线处可非常有效的传播光线。透明的填充 相石英微晶玻璃在消费方面的其他应用包括透
16、明炊具,如 VISIONS,煤气炉口,炉门等。在对热体积稳定性要求严格的应用中,具有极低热膨胀系数的微晶玻璃显得特别有价值。对精密尺寸的控制在有些技术设备中显得尤为重要,像在望远镜镜片,光学折射及激光回旋器中等等.通常所知道的低膨胀光学材料是由 Schott 所制取的 Zerodurt。它的成分是专门针对亚稳态 相石英相的高温稳定性及在这个温度范围内的连续热膨胀特性来设计的。环境温度在-50 到+50C 范围内变化时,每百万个只有少部分会发生长度变化。这个性能在一些应用中非常重要,如在望远镜镜片中,需要计算大量的体积来确保超过整个体积的连续热膨胀。微晶玻璃也很容易被抛光而达到反射镜片所应满足的
17、光学要求。Zerodur t 也可作为制取激光回旋器的基体,这种回旋器通常都已经取代了飞机中的机械回旋器。它们的作用机理是干扰顺时针和逆时针激光束。作为结果的拍打频率经仔细监控后而得出,从而保证了很好的准确性。最近,一个巨大的回旋器在边长为 1.2m 的正方形 Zerodurt 板上被浇注后,安装在 New Zealand 的地下以记录地球自转所引起的波动。(3)透明 Mullite 微晶玻璃Mullite 并不符合化学计算的组成,它的成分通常是介于 3Al2O3?2SiO2 和2Al2O3?SiO2之间。它的晶体结构以硅线石结构为基础,同时还伴有AlO6八面体和(Si,Al)O4四面体交联的
18、螺旋结构。然而硅线石中硅和铝离子顺序排在四面体位置上,莫来石中Al3+要多于Si4,电荷平衡则靠氧空位来维持。换言之,莫来石中存在着硅线石这种缺陷结构,主要是由2Si4+ +O2 =2Al3+ + 所引起的, 其中含有26的氧空位。这种替换产生了一个三键的桥氧位置:氧离子分别与三个铝离子成键。这些氧离子产生了4/e的稳定的局部净电荷。Si4固溶体中除了AL3 外,往往还有B进入其中的四面体位置。实际上,化合物9Al2O32B2O3具有莫来石的结构。硼酸盐最终产物的六个阳离子化学式为Al4.91B1.09O9,其中充满了10的氧空位。这种大量的空位在亚稳态合成铝-Al2O3和Al6O9 中也存在
19、。我们也可以假定在亚稳态的固溶体中存在ZnO或MgO。在这种固溶体中 M2四面体结构的铝可被锌或镁离子部分或者全部取代,在3:2 的莫来石中有两种取代方式:Zn2+(M2) + Si4+(M1) Al3+(M2) + Al3+(M1)或2Zn2+(M2) + h(O3) 2Al3+(M2) + O2-(O3)在第一种取代方式中,每一最小单元锌含量达最大时,其化学式为Al3.5Zn0.5Si2.0O9.75 (分子式为7Al2O3? 2ZnO?8SiO2),而后者锌含量达最大时化学式为Al4.0Zn0.5Si1.5O9.5 (分子式为4Al2O3?ZnO? 3SiO2)。这两种锌的取代方式是很有
20、益的,因为三键桥氧上的多余电荷将会因此而消失。透明的莫来石微晶玻璃可从简单的二元玻璃系Al2O3 SiO2中来制取。我们已经知道10mol%Al2O3的二元系玻璃Al2O3 SiO2在冷却到两个无定形相时可自发的产生相分离。同时,莫来石将在富Al2O3区自发晶化。一些添加成分如 B2O3, MgO, ZnO, BaO和碱等可改善其它难熔玻璃的熔融性,同时也可抑制它们自发的产生相分离,得到稳定的玻璃,使其在连续相硅玻璃中再加热到产生富Al2O3 小滴时,可控制的使其相分离。而在这些小液滴中可控制微小的莫来石球粒晶化得到透明的微晶玻璃。几种典型的莫来石微晶玻璃的成分如表II所示。分别以纯净莫来石,
21、掺硼莫来石,掺亚稳态锌莫来石,及亚稳态镁莫来石为原料的微晶玻璃依次为M1,M2,M3,M5,对它们的X射线衍射分析(XRD)结果如图6所示。图中应注意主要峰处强度的改变,特别是0.54nm(2=16)峰值处。透明的玻璃陶瓷,包括有分别以莫来石,尖晶石,及石英/尖晶石/ 镁透锂长石混合物等为原料来制取的微晶玻璃,经研究可将它们作为发光的过渡金属离子的母体,特别是对Cr3+而言。通常认为Cr3+是非常重要的发光离子,由于在配合体环境内,Cr3+在可见光范围内甚至可大量吸收红外线附近的荧光,故很可能会用于可调激光和日光集中器。玻璃在Cr3+吸收范围和荧光之间存在很大的波长范围,但是他们的量子功率通常
22、都很低,1000 nm 。虽然玻璃在红外线处也能发光,可微晶玻璃要有效得多,而且它的吸收和发射光波范围只有很少的交叠。掺有0.1% Cr2O3的玻璃经热处理后其散射系数和量子效率如表 III所示。经800热处理后材料的散射系数接近0.04cm-1。虽然这个值很好,不过考虑到实际因素的影响,它的数量级还是太高了。因为对每次散射来说,没有经过内部反射而遗出的射线锥会大大的减小集中器的效率。这种微晶玻璃的量子效率约为30,比任何一种玻璃都要好,但从另一个因素来考虑,它要低于满足实际形状所要求的值。也许尽量减少玻璃中氧化铁的含量可以使其得到大大的改善,比如用比较纯的成分。二价铁在近红外线处吸收能力很差
23、。透明尖晶石微晶玻璃尖晶石具有立方晶体结构,它的化学通式为AB2O4。其中,A代表一种同类的二价金属。像锌,镁,铁或锰等。B 通常为同类的三价金属,像铝,铁,Cr等。在SiO2Al2O3ZnOMgO系中,以ZrO2或TiO2为形核剂,则成分从锌类晶石(ZnAl2O4)到尖晶石(ZnAl2O4) 变化的尖晶矿都可以从玻璃态晶化成透明微晶玻璃。这类微晶玻璃中的尖晶石晶体尺寸为1050nm之间,可得到很高的透明度。表 IV列出了一些透明尖晶石微晶玻璃的成分。图9显示了以ZrO2为形核剂的一种典型尖晶石微晶玻璃的显微结构(成分为表 IV中的S1)。主要相是由尖晶石固溶物的晶体组成,四角形的ZrO2分散
24、在连续剩余玻璃相中。以尖晶石固溶体为原料的透明微晶玻璃有3040的体积为晶体。由于尖晶石相对具有比较高的热膨胀系数(MgAl2O4晶体的CTE值为75 10-7/C)。这类微晶玻璃的体积 CET值通常是从30 10-7/C到50 10-7/C。相对于ZrO2,形核剂为TiO2或TiO2和ZrO2的混合物时,可以允许母相玻璃具有较低的熔点。对于含有一定量的MgO 的玻璃来说,TiO2 比ZrO2更易使尖晶石成核。虽然在传统观念中ZrO2一般是作为形核剂用,可随着为尖晶石提供形核位置的四角形ZrO2 晶体的沉淀,在以TiO2 形核的尖晶石微晶玻璃中并没有观察到钛酸盐晶体相。相反,形核总是先于相分离
25、发生,相分离都是高度统一且以很小规模的在富SiO2和富TiO2/Al2O3区间发生。接着尖晶石就结晶且在随后的球形区内长大。TiO2也可作为尖晶石结构中的一个独立成分,可通过电荷平衡来替换使得Ti4进入八面体位置处,例如Ti4+ + (Zn,Mg)2+可替换八面体位置出的2Al3+。尖晶石微晶玻璃通常具有优良的热稳定性。微晶玻璃相对于它们的母相玻璃要具有较高的应力屈服温度。因为在晶化过程中,玻璃板中的许多熔融液流都进入了晶体相中,使得剩余玻璃只有少量的液流存在,从而就变得比母相玻璃“硬”。尖晶石微晶玻璃可专门设计成使所有的液流都进入晶体中,从而得到一个高强度,高硅连续玻璃相。例如,成分为S1例
26、如,对于每摩尔Al2O3 ,取一种尖晶石,其化学式为(Zn,Mg)Al2O3 ,或者取1molZnOMgO,则在剩余玻璃中只留有少量的Al2O3。(这种简化的计算忽略了尖晶石相中钛的影响。)在ZnO MgO的情况下,所有的熔融液流都被认为进入了晶体相,使得剩余玻璃相中只留有很少量的非桥氧原子。这种连续的硅土玻璃可以确保在高温下使用通常900 这类微晶玻璃,同样也具有优良的耐化学性能。这些微晶玻璃的热膨胀特性与元素硅非常相近。图10显示了硅和微晶玻璃S6(表IV)从0 到1000C的膨胀曲线。这类微晶玻璃将有可能用于要求透明性,高的使用温度,热膨胀性和硅相近的地方,如平板显示,特定光电层等。根据
27、尖晶石和莫来石的结构相似性(具有很好的八面体和四面体位置),我们可以期望在过渡元素上得到相似的晶体化学性能。我们大致研究了一下尖晶石中过渡元素晶体间的关系。大多数常见过渡元素包括Cr3+, Ni2+, V3+ 和Cu2+。它们具有很高的八面体位置优先权,且剧烈分离了尖晶石的八面体位置。尖晶石微晶玻璃的这种分离在材料晶化时很容易看到。掺Cr3的尖晶石材料在原始玻璃时为翡翠绿,晶化后则成为粉红色,又如,掺Ni2的材料开始为褐色,不过在晶化前后则变为蓝色。然而在发光日光集中器应用上,透明尖晶石微晶玻璃的优点要少于莫来石微晶玻璃。不同于莫来石,尖晶石在形核时需要形核剂。而且,掺Cr3的尖晶石微晶玻璃吸
28、收范围不像莫来石微晶玻璃那样广,能够覆盖整个太阳辐射范围(可比较掺Cr3尖晶石的粉红色与掺Cr3莫来石的灰色)。在研究成分和过程时是有可能克服这些困难的。最近经评估利用透明的掺Cr3锌类晶石微晶玻璃较好的吸收性,有可能会将其用作激光媒质。虽然这种材料具有非常合适的结构和从685到750nm的广阔吸收段,而它作为有效激光媒质的可能应用还是没有得到解决。(5)透明氟氧化微晶玻璃对于光学性能活泼的稀土阳离子来说,氟化物晶体和玻璃是非常理想的母体。因为它们具有低的声子能,且在光谱的红外线处具有很大的透明度,可用于无线电通讯中的光信号放大器。氟化物玻璃相对于氧化物玻璃具有比较差的化学和机械稳定性,故难于
29、制取与加工。最近,由氟化物晶体分散在连续硅酸盐玻璃中所制得的氟氧化微晶玻璃,将掺稀土元素的氟化物晶体的光学性能和常用氧化物玻璃的易制取,可加工性很好的结合了起来。表V给出了这类氟氧化物材料的成分与性能。 Wang和Ohwaki25发现掺有铒和镱的铬铅氟化物晶体可以从铝矽酸盐玻璃中析出来,从而得到透明氟氧化微晶玻璃。他们能够利用镱和铒之间的能量共振迁移来使得蓝绿光中产生上变频与荧光。伴随着0.97的激励波长,微晶玻璃中的散射强度是母相氟氧化玻璃的100倍,是氧化铝玻璃的210倍,显示了其优秀的变频交换功率。这类氟氧化微晶玻璃有可能会用于蓝绿光激光装置。Tick et al 后来又发现以掺镨纳米镉
30、晶为基础的含游离态镱的氟氧化物微晶玻璃可以让含有钇和锌的氟化物流进。它们主要是使材料在1.33mm处具有较好的发光性,以用作无线电通讯中的放大器。XRD和TEM 所显示的信息说明这种微晶玻璃占总体积的530,晶体尺寸为918nm。荧光测量表明具有活泼光学性能的稀土阳离子进入氟化物晶体时的剧烈分离性,它们这种行为是由它们所在的氟化物低声子能环境所决定的。然而它们的荧光性仅比氟搞酸盐玻璃ZBLAN 好一点,很可能是由于它们聚合而造成的。最近,Dejneka又描述了透明氟氧化物微晶玻璃中的另一种类型,它是建立在铝矽酸盐中15nmLaF3晶体基础上的。这种玻璃在保持氧化物玻璃易处理优点的同时,还为活泼稀土离子提供了合适的氟氧化物环境。LaF3是稀土阳离子的一种很理想的母体,因为它有含所有RE离子的固溶体。Eu3发射光谱表明了活泼稀土离子并未通过聚合来分离低声子能LaF3晶体。荧光和寿命测定说明了这种材料在Er3放大器和Pr3放大器方面要优于ZBLAN。前者是由于它们有比较广的宽度,在1530nm发射波段处有得到增大的平面;后者则是因为它们具有高的量子功率。