Прозрачная керамика превратился в перспективный объект, предлагающий разнообразные возможности применения в различных отраслях. Цель статьи – рассмотреть уникальные свойства и новейшие достижения в области прозрачная керамикаМы также обсудим, как преобразовать непрозрачное в прозрачная керамика и методологии для достижения того же.
Прозрачная керамика: детализация
Прозрачная керамика Представляет собой группу современных керамических материалов, которые хорошо пропускают свет. В их решетке отсутствуют примеси, вызывающие рассеяние света. Прозрачная керамика изготавливается с использованием передовых технологий.
Состав прозрачной керамики
Основная причина прозрачности керамики, как уже упоминалось, связана с расположением атомов в кристаллической решетке. прозрачная керамика Состоят из оксидов, карбидов и нитридов. Наиболее популярный и широко используемый — оксид алюминия. прозрачный Керамика и шпинель из алюмината магния. Другой интересный вид керамики – иттриевый гранат из оксида алюминия.
Как уже обсуждалось, это нелегко изготовить прозрачная керамика, поэтому этот процесс производства называют передовым. Высокотемпературное спекание керамики под давлением приводит к образованию прозрачная керамикаВ результате этого процесса образуется плотная и интенсивная кристаллическая решетка.
Часто для получения прозрачная керамикаВ этом процессе на керамический порошок воздействует импульсный ток. Этот метод способствует быстрому спеканию, замедляя рост зерен в решётке. Этот процесс гарантирует получение керамики с повышенной прозрачностью, высокой механической прочностью и термической стабильностью.
Свойства прозрачной керамики
Прозрачная керамика Обладает широким набором желаемых свойств, что делает их привлекательными для различных применений. Среди них – не только прозрачность, но и высокая теплопроводность и устойчивость к химическим веществам. Твёрдость прозрачная керамика делает их пригодными для использования в оконных стеклах и броне. Благоприятная чувствительность к инфракрасному и видимому спектру света позволяет им работать как лазерным материалам. оптическая керамика и сцинтилляторы.
Термическая стабильность и коррозионная стойкость являются причиной того, что они часто используются в качестве футеровки печей и режущих материалов. Они также используются в биомедицинских приложениях, имплантатах и для замены тканей.
Нанесение прозрачной керамики
- Легирование Nd3+ в прозрачная керамика Лазеры, изготовленные из этого материала, обеспечивают непрерывную передачу сигнала в широком диапазоне, обеспечивая передачу в короткие сроки.
- Прозрачная керамика Является неотъемлемым компонентом защитных средств, таких как броня, пуленепробиваемые окна и автомобильные щитки. Они обеспечивают высокую прочность и устойчивость, не снижая при этом обзорности.
- использование печатных плат прозрачная керамика в качестве субстратов из-за их свойств электроизоляции и теплопроводности.
- Они также используются в производстве компонентов, которые повышают диагностические возможности, таких как качественные линзы.
Некоторые лучшие образцы прозрачной керамики
Прозрачная керамика из композита на основе иттрия и наноматериала
Оксид иттрия известен своей способностью пропускать инфракрасный, ультрафиолетовый и видимый свет. Несмотря на умеренные механические свойства, он обладает меньшим коэффициентом излучения. Эти композиты обладают превосходной термостойкостью и ударопрочностью.
Прозрачная керамика на основе оксида алюминия
ALON работает в УФ, среднем инфракрасном и видимом диапазонах спектра. Он обладает твёрдостью 19,5 ГПа и прочностью на изгиб 350–700 МПа. По твёрдости AlON сопоставим с сапфиром и обладает превосходными механическими свойствами. Традиционные методы могут быть одним из вариантов изготовления сложной керамики AlON.
Прозрачная керамика на основе MgO
Керамика на основе MgO подходит для инфракрасного диапазона, что позволяет ей эффективно выполнять функции окон печей и детекторов инфракрасного излучения. Она обладает высокой теплопроводностью, сравнительно небольшой плотностью и хорошим светопропусканием.
керамика MgAl2O4
Оптические свойства MgAl2O4 делают этот материал высокопрозрачным с температурой плавления более 2000 °C. Они используются в качестве защитных масок в военных целях, поскольку способствуют передаче светового потока шириной от 0,2 до 6 мкм.
Что означает непрозрачная керамика?
Непрозрачность керамики обусловлена наличием границ зерен, зерен и пор. Керамика — поликристаллический материал с низким коэффициентом преломления. Это связано с рассеиванием света зернами или границами зерен. Строгий контроль состава, снижение пористости и обеспечение однородности делают керамику керамический прозрачный.
Кубическая симметрия часто благоприятствует прозрачной керамике. Некубическая симметрия, такая как h-BN, также может пропускать свет и, следовательно, придавать материалу прозрачность. Что касается кубического карбида кремния, то он также изготавливается при высоких температурах и давлении, но мало податлив к воздействию алмаза.
Как превратить непрозрачную керамику в прозрачную?
Существуют различные факторы, которые не учитываются при производстве Прозрачная керамикаВажны такие аспекты, как природа сырья, процесс спекания, микроструктура материала и последующая обработка.
Природа сырья
Кристаллическая структура или особенности решетки
Структура влияет на свойства керамики. Например, кубическая поликристаллическая керамика рассеивает свет почти так же, как обычное стекло. Кристаллы с другой геометрией, например, тетрагональной и тригональной, обладают меньшей светопропускаемостью, поскольку качество на границах зерен ухудшается.
Чистота сырья
Прозрачная керамика, как правило, чистая. На рассеивание света влияют слабые места. Поэтому поддержание однородности и равномерного распределения частиц является ключом к производству. прозрачная керамика.
Дисперсионные свойства
Не менее важна дисперсия: в процессе спекания частицы должны образовывать агломераты, что уменьшает пропускание света.
Процесс спекания
Среда спекания
Вакуум часто используется для производства прозрачной керамики. Другие среды, например, воздух, задерживаются внутри керамики, что снижает её прозрачность. Как правило, прозрачная керамика оксида алюминия, оксида иттрия, оксида циркония и т. д. формируется в условиях вакуума.
Температура обжига и добавка
Оптическая керамика Часто производится при температуре, фиксированной в зависимости от природы сырья. Температура обжига должна быть установлена с учётом жизнеспособности и ожидаемых свойств. Добавки способствуют снижению температуры спекания. Они могут замедлить образование межзеренных границ, устранить пустоты и способствовать уплотнению материала.
Методы постпроизводства
Свойства поверхности
Обработка поверхности важна для обеспечения отражения или пропускания. Прозрачность часто снижается с увеличением шероховатости поверхности.
Керамическая глазурь
Прозрачная глазурь для керамики или прозрачная глазурь Проще говоря, это то, что не обеспечивает непроницаемости. Глазурь – это покрытие, которое наносится на керамику, чтобы придать ей привлекательный вид. прозрачная глазурь зависит от сырья и примесей. Чем больше примесей, тем лучше становится глазурь. полупрозрачная керамическая глазурь с меньшей проницаемостью для света.
Сырьем для керамических глазурей являются оксиды металлов, флюсы способствуют разжижению керамики. Комбинации глазури может отличаться в зависимости от ожидаемых свойств. Цветные глазури, такие как розовая глазурь В наши дни они также получают множество комплиментов. Эта глазурь создаёт функциональные поверхности, отличающиеся от внешнего вида, что улучшает общий вид изделия.
Фото: Al2O3 с 6 глазурями слева с меньшим коэффициентом потока из-за высокого содержания Al2O3 и SiO2
Заключение
Дан краткий обзор прозрачной керамики. Прозрачная керамика Это передовая керамика, имеющая важнейшее значение в наше время благодаря своим исключительным свойствам. Она служит прогрессу в области техники и науки. Сама природа керамики варьируется в зависимости от используемого сырья, процесса спекания и сформированной кристаллической решетки.