中國粉體網(wǎng)訊 透明陶瓷是一種能透過特定波段光線并清晰成像的陶瓷，屬于多晶無機光學材料范疇。與傳統(tǒng)的光學晶體和光學玻璃相比，透明陶瓷不但具有結(jié)構(gòu)陶瓷的高強度、高硬度、耐磨耐腐蝕特性，還在制備成本、尺寸以及光功能效應和熱性能方面具有優(yōu)勢；尤其是可以采用陶瓷的近凈尺寸制備技術(shù)，按照實際應用需求，設計特殊的復合結(jié)構(gòu)和復雜構(gòu)型，從而為光功能系統(tǒng)設計提供極大的靈活性。
氧化鋁透明陶瓷是最早投入生產(chǎn)的透明陶瓷材料，在1957年，由美國科學家Coble制造出第一塊透明氧化鋁陶瓷“Lucalox”。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已經(jīng)研制出了幾十種的透明陶瓷：從最開始的氧化鋁透明陶瓷到氧化鎂透明陶瓷、氧化釔透明陶瓷等發(fā)展到鋁鎂尖晶石透明陶瓷、氮化鋁透明陶瓷、氮氧化鋁透明陶瓷、透明PLZT電光陶瓷、釔鋁石榴石激光透明陶瓷，以及YGO、GGG、Gd2O2S透明閃爍陶瓷等材料。
根據(jù)材料特性，透明陶瓷可分為光學透明陶瓷和光功能透明陶瓷，前者包括紫外、可見和紅外波段透光的透明陶瓷；后者包括激光、閃爍、磁光、電光、熒光和長余輝發(fā)光透明陶瓷等。由于其優(yōu)異的性能，透明陶瓷在紅外光學窗口/導引頭整流罩、固體激光器、光調(diào)制/光隔離器、核醫(yī)學成像、高能粒子探測、高亮度照明/顯示、光學信息存儲等領域有著重要的實際和潛在應用。
美國、日本和歐洲的研究機構(gòu)在透明陶瓷的研究與應用領域居于領先地位，近年來的研發(fā)工作主要集中于大尺寸和復雜形狀的尖晶石型透明陶瓷光學窗口、超低光學損耗和高光學均勻性的YAG基激光陶瓷、X-CT用高光輸出和低余輝的閃爍陶瓷、光隔離/調(diào)制器用磁光/電光陶瓷以及高亮度照明/顯示用熒光陶瓷等方面。中國透明陶瓷的研究與應用領域發(fā)展迅猛，部分方向甚至已經(jīng)出現(xiàn)逼近和趕超態(tài)勢。
目前，中國與國際仍有差距，主要體現(xiàn)在：1）用于透明陶瓷制備的高品質(zhì)粉體較為缺乏；2）透明陶瓷的最大可制備尺寸相對較小；3）透明陶瓷的光學質(zhì)量相對較差；4）透明陶瓷的綜合性能與國外最好水平相比仍存在差距；5）透明陶瓷服役性能的評估還不夠充分等。
重要的是，氣孔率是影響透明陶瓷透光率最大的因素。存在于陶瓷內(nèi)部的氣孔會對光產(chǎn)生強烈的散射和反射，研究表明氣孔率大于1%的氧化物陶瓷是不透明的。因此，制備透明陶瓷的過程實質(zhì)上就是制品在燒結(jié)過程中實現(xiàn)完全致密化的過程。
2024年4月25日，中國粉體網(wǎng)將在江蘇蘇州舉辦“第三屆半導體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)研討會暨第三代半導體SiC晶體生長技術(shù)交流會”，屆時，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員李江將帶來《陶瓷的無孔化制備與性能提升研究》的報告，李江研究員將重點介紹鎂鋁尖晶石、釔鋁石榴石、稀土倍半氧化物、氧化鋁、氧化鋯等幾類光學透明陶瓷的制備、性能與應用。
專家簡介
李江，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員，博士生導師，國家重點研發(fā)計劃項目首席科學家�，F(xiàn)任Journal of the American Ceramic Society副主編、International Journal of Applied Ceramic Technology副主編、Journal of Advanced Ceramics、Magnetochemistry、無機材料學報、現(xiàn)代技術(shù)陶瓷等期刊編委。主要從事光功能透明陶瓷和高性能無孔陶瓷的研究。連續(xù)3年入選美國斯坦福大學發(fā)布的“終身科學影響力排行榜”。受邀在國內(nèi)外學術(shù)會議上做邀請報告60余次；在國內(nèi)外重要學術(shù)期刊上發(fā)表論文417篇；合著/譯學術(shù)專著3部；參與2部英文專著部分章節(jié)撰寫；授權(quán)中國發(fā)明專利25項。
來源：
李江等：透明陶瓷閃耀光技術(shù)的未來
粉體網(wǎng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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