“煉”成一塊黃豆大小的透明陶瓷，要用多長(zhǎng)時(shí)間？6年！它可不是尋常所見的陶瓷，科學(xué)家將其譽(yù)為“透明陶瓷之王”。從外觀看，它像玻璃一樣透亮，更神奇的是，能通過激光的考驗(yàn)。
由中科院上海硅酸鹽研究所自主研發(fā)，經(jīng)中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所測(cè)試，國(guó)產(chǎn)透明陶瓷日前首次成功射出激光，這一“亮”標(biāo)志著我國(guó)在激光材料方面取得重大突破，成為世界上僅有的幾個(gè)掌握這一尖端技術(shù)的國(guó)家之一。
上海硅酸鹽研究所潘裕柏研究員介紹，陶瓷材料所含氣孔、雜質(zhì)的多少及其致密程度，是決定它能否透明的主要因素之一。透明陶瓷采用高純?cè)希谡婵栈驓錃鈼l件下燒結(jié)制成，其相對(duì)理論密度通常高達(dá)99.99％。記者隔著透明陶瓷看報(bào)紙，白紙黑字一清二楚。
與透明的玻璃材料相比，透明陶瓷具有高強(qiáng)度、高硬度等優(yōu)點(diǎn)，抗表面損壞性能好。在軍事領(lǐng)域，它用在護(hù)目頭盔和坦克、飛機(jī)等的窗口材料上，美國(guó)空軍以此為基礎(chǔ)合成的透明防彈護(hù)板，經(jīng)受住了連續(xù)射出的槍彈考驗(yàn)，重量卻比普通防彈玻璃輕一半。在民用領(lǐng)域，日本已用透明陶瓷制成照相機(jī)內(nèi)的組合鏡片，使變焦鏡頭體積減小約20％。
從透明陶瓷到輸出激光的透明陶瓷，更是難上加難。在一般應(yīng)用中，由透明陶瓷的微結(jié)構(gòu)所帶來的輕微折射，并不影響其光線透過率，但方向性極強(qiáng)的激光穿過透明陶瓷時(shí)，一旦有任何折射就會(huì)急轉(zhuǎn)彎，造成“致命誤差”。因此，研發(fā)激光級(jí)的透明陶瓷須處處微觀，直到材料的最基本單元“晶胞”，這是在新材料領(lǐng)域比拼國(guó)家科研實(shí)力的“試金石”。
自日本科學(xué)家研制出高透明的“Nd:YAG”陶瓷，并率先實(shí)現(xiàn)激光輸出后，透明陶瓷表現(xiàn)出單晶體、玻璃體等傳統(tǒng)激光材料無可比擬的潛能。以耐熱性能為例，在激光實(shí)驗(yàn)中，玻璃材料輸出一次激光后，一般要間隔約2小時(shí)才能繼續(xù)輸出，而低成本、高效率的陶瓷材料間隔時(shí)間僅10分鐘左右。為此，日本申請(qǐng)了十余項(xiàng)激光陶瓷專利，包括中國(guó)在內(nèi)的其它國(guó)家也投入大量人力、物力、財(cái)力開展這項(xiàng)研究。
這次國(guó)內(nèi)測(cè)試的激光陶瓷樣品，尺寸僅為3×3×3立方毫米，但它卻是課題組近6年來數(shù)百次實(shí)驗(yàn)的結(jié)晶，現(xiàn)已申請(qǐng)專利3項(xiàng)，其中1項(xiàng)獲授權(quán)。在市科委基礎(chǔ)研究項(xiàng)目資助下，該課題組自主掌握了激光陶瓷原料———納米Nd:YAG粉體技術(shù)，通過球磨混合、煅燒干燥等工藝，在1650攝氏度至1780攝氏度真空條件下保溫10小時(shí)以上，終于燒結(jié)成了Nd:YAG透明陶瓷，光學(xué)質(zhì)量與單晶激光材料相當(dāng)。潘裕柏說，這種透明陶瓷將繼續(xù)“做大做強(qiáng)”，輸出更高功率的激光，力爭(zhēng)趕超國(guó)際同行的技術(shù)能級(jí)。
由中科院上海硅酸鹽研究所自主研發(fā)，經(jīng)中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所測(cè)試，國(guó)產(chǎn)透明陶瓷日前首次成功射出激光，這一“亮”標(biāo)志著我國(guó)在激光材料方面取得重大突破，成為世界上僅有的幾個(gè)掌握這一尖端技術(shù)的國(guó)家之一。
上海硅酸鹽研究所潘裕柏研究員介紹，陶瓷材料所含氣孔、雜質(zhì)的多少及其致密程度，是決定它能否透明的主要因素之一。透明陶瓷采用高純?cè)希谡婵栈驓錃鈼l件下燒結(jié)制成，其相對(duì)理論密度通常高達(dá)99.99％。記者隔著透明陶瓷看報(bào)紙，白紙黑字一清二楚。
與透明的玻璃材料相比，透明陶瓷具有高強(qiáng)度、高硬度等優(yōu)點(diǎn)，抗表面損壞性能好。在軍事領(lǐng)域，它用在護(hù)目頭盔和坦克、飛機(jī)等的窗口材料上，美國(guó)空軍以此為基礎(chǔ)合成的透明防彈護(hù)板，經(jīng)受住了連續(xù)射出的槍彈考驗(yàn)，重量卻比普通防彈玻璃輕一半。在民用領(lǐng)域，日本已用透明陶瓷制成照相機(jī)內(nèi)的組合鏡片，使變焦鏡頭體積減小約20％。
從透明陶瓷到輸出激光的透明陶瓷，更是難上加難。在一般應(yīng)用中，由透明陶瓷的微結(jié)構(gòu)所帶來的輕微折射，并不影響其光線透過率，但方向性極強(qiáng)的激光穿過透明陶瓷時(shí)，一旦有任何折射就會(huì)急轉(zhuǎn)彎，造成“致命誤差”。因此，研發(fā)激光級(jí)的透明陶瓷須處處微觀，直到材料的最基本單元“晶胞”，這是在新材料領(lǐng)域比拼國(guó)家科研實(shí)力的“試金石”。
自日本科學(xué)家研制出高透明的“Nd:YAG”陶瓷，并率先實(shí)現(xiàn)激光輸出后，透明陶瓷表現(xiàn)出單晶體、玻璃體等傳統(tǒng)激光材料無可比擬的潛能。以耐熱性能為例，在激光實(shí)驗(yàn)中，玻璃材料輸出一次激光后，一般要間隔約2小時(shí)才能繼續(xù)輸出，而低成本、高效率的陶瓷材料間隔時(shí)間僅10分鐘左右。為此，日本申請(qǐng)了十余項(xiàng)激光陶瓷專利，包括中國(guó)在內(nèi)的其它國(guó)家也投入大量人力、物力、財(cái)力開展這項(xiàng)研究。
這次國(guó)內(nèi)測(cè)試的激光陶瓷樣品，尺寸僅為3×3×3立方毫米，但它卻是課題組近6年來數(shù)百次實(shí)驗(yàn)的結(jié)晶，現(xiàn)已申請(qǐng)專利3項(xiàng)，其中1項(xiàng)獲授權(quán)。在市科委基礎(chǔ)研究項(xiàng)目資助下，該課題組自主掌握了激光陶瓷原料———納米Nd:YAG粉體技術(shù)，通過球磨混合、煅燒干燥等工藝，在1650攝氏度至1780攝氏度真空條件下保溫10小時(shí)以上，終于燒結(jié)成了Nd:YAG透明陶瓷，光學(xué)質(zhì)量與單晶激光材料相當(dāng)。潘裕柏說，這種透明陶瓷將繼續(xù)“做大做強(qiáng)”，輸出更高功率的激光，力爭(zhēng)趕超國(guó)際同行的技術(shù)能級(jí)。
