中國(guó)粉體網(wǎng)訊 透明陶瓷是一種能透過(guò)特定波段光線并清晰成像的陶瓷，屬于多晶無(wú)機(jī)光學(xué)材料范疇。與傳統(tǒng)的光學(xué)晶體和光學(xué)玻璃相比，透明陶瓷不但具有結(jié)構(gòu)陶瓷的高強(qiáng)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(yīng)和熱性能方面具有優(yōu)勢(shì)；尤其是可以采用陶瓷的近凈尺寸制備技術(shù)，按照實(shí)際應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)特殊的復(fù)合結(jié)構(gòu)和復(fù)雜構(gòu)型，從而為光功能系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guó)科學(xué)家Coble制造出第一塊透明氧化鋁陶瓷“Lucalox”。經(jīng)過(guò)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(kāi)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(xué)透明陶瓷和光功能透明陶瓷，前者包括紫外、可見(jiàn)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(zhǎng)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(xué)窗口/導(dǎo)引頭整流罩、固體激光器、光調(diào)制/光隔離器、核醫(yī)學(xué)成像、高能粒子探測(cè)、高亮度照明/顯示、光學(xué)信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域有著重要的實(shí)際和潛在應(yīng)用。
美國(guó)、日本和歐洲的研究機(jī)構(gòu)在透明陶瓷的研究與應(yīng)用領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位，近年來(lái)的研發(fā)工作主要集中于大尺寸和復(fù)雜形狀的尖晶石型透明陶瓷光學(xué)窗口、超低光學(xué)損耗和高光學(xué)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(guó)透明陶瓷的研究與應(yīng)用領(lǐng)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(shì)。
目前，中國(guó)與國(guó)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(duì)較小；3）透明陶瓷的光學(xué)質(zhì)量相對(duì)較差；4）透明陶瓷的綜合性能與國(guó)外最好水平相比仍存在差距；5）透明陶瓷服役性能的評(píng)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(huì)對(duì)光產(chǎn)生強(qiáng)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(guò)程實(shí)質(zhì)上就是制品在燒結(jié)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)完全致密化的過(guò)程。
2024年4月25日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在江蘇蘇州舉辦“第三屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)研討會(huì)暨第三代半導(dǎo)體SiC晶體生長(zhǎng)技術(shù)交流會(huì)”，屆時(shí)，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員李江將帶來(lái)《陶瓷的無(wú)孔化制備與性能提升研究》的報(bào)告，李江研究員將重點(diǎn)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(lèi)光學(xué)透明陶瓷的制備、性能與應(yīng)用。
專家簡(jiǎn)介
李江，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員，博士生導(dǎo)師，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)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(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)、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(wú)孔陶瓷的研究。連續(xù)3年入選美國(guó)斯坦福大學(xué)發(fā)布的“終身科學(xué)影響力排行榜”。受邀在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議上做邀請(qǐng)報(bào)告60余次；在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文417篇；合著/譯學(xué)術(shù)專著3部；參與2部英文專著部分章節(jié)撰寫(xiě)；授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利25項(xiàng)。
來(lái)源：
李江等：透明陶瓷閃耀光技術(shù)的未來(lái)
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（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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