光學陶瓷

光學陶瓷又稱透明陶瓷(transparent ceramics)，能透過可見光的陶瓷材料的總稱。

基本介紹

• 中文名：光學陶瓷
• 外文名：optical ceramics
• 陶瓷性狀：一般是不透明的
• 優異特性：電磁效應、磁光效應

製作條件

選用高純、超細等軸晶系或具有高級晶軸的物質作主晶相，嚴格控制改性添加劑用量和燒結條件，使製品成為光學均質體。這樣制出的陶瓷即具有透明性能。

陶瓷品種

因原料類型、製法差異、所得產品品種不同，還分別具有、耐高溫、耐腐蝕、耐沖刷、高強度等優異特性。

常用的光學陶瓷有氧化鋁、氧化鎂、三氧化二釔(Y2O3)、氟化鈣、氧化鈹、三氧化二釓(Gd2O3)、氧化鈣、氧化釷(ThO2)和鋯鈦酸鉛鑭陶瓷(PLZT)等。

陶瓷套用

他們在電學、光學、計算機技術、紅外技術、空間技術、雷射技術、防輻射裝置、新型電光源、高溫裝置等方面均有廣泛套用。也可作化工、冶金等工業裝置的耐溫、耐腐蝕等的材料。

透明陶瓷

《透明陶瓷》是2008年12月1日上海科學普及出版社出版的圖書，作者是施劍林、馮濤。本書介紹了透明陶瓷的製備工藝、透明陶瓷概述等內容。

用途

一般陶瓷是不透明的，但是光學陶瓷像玻璃一樣透明，故稱透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其內部存在有雜質和氣孔，前者能吸收光，後者令光產生散射，所以就不透明了。因此如果選用高純原料，並通過工藝手段排除氣孔就可能獲得透明陶瓷。早期就是採用這樣的辦法得到透明的氧化鋁陶瓷，後來陸續研究出如燒結白剛玉、氧化鎂、氧化鈹、氧化釔、氧化釔-二氧化鋯等多種氧化物系列透明陶瓷。近期又研製出非氧化物透明陶瓷，如砷化鎵、硫化鋅、硒化鋅、氟化鎂、氟化鈣等。

民用

最早是使用在燈具上。高壓鈉燈是一種發光效率很高的電光源，但在鈉蒸氣放電時產生1000℃以上的高溫，具有很強的腐蝕性，玻璃燈管根本沒法耐受，所以高壓鈉燈一直沒能問世，直到有了透明陶瓷，上海狼影高莊鈉燈才得到實際套用，除高壓鈉燈外，透明陶瓷還使用於其它新型燈具，如銫燈、銣燈、鉀燈等。

電焊工人操作時，要不斷地把面罩舉起拿下，十分不方便。有一種鋯鈦酸鉛鑭透明鐵電陶瓷，能透光，耐高溫，用它造成具有夾層的護目鏡，能根據光線的亮暗自動進行調節，有了這種護目鏡，電焊工人工作起來就十分方便。這種護目鏡，正在核試驗工作人員和飛行員中得到廣泛的作用。

軍用

響尾蛇飛彈頭部的紅外探測器，外面有一個整流罩，它不僅要有足夠的強度，還要能透過紅外線，以確保飛彈能跟蹤敵機輻射的紅外線。擔當此任的材料只有透紅外陶瓷，響尾蛇飛彈的整流罩就是用透紅外陶瓷做的。

美國空軍研究實驗室與美國Surmet公司一起對以特殊透明陶瓷為基礎的新型防彈護板進行了試驗，最近幾年Surmet公司一直堅持研究這種透明陶瓷。

ALON

新型材料進入市場的商標為ALON，它是“氮氧化鋁”的縮寫，ALON是一種多晶體，並且完全是透明的，其晶粒大小為80～250微米。從外表看ALON板就像藍寶石，ALON的化學公式為Al(64+x)/3O32-xNx，式中的X可以從2到5。

在最近的試驗中由幾層ALON、玻璃和聚合物組成的雙層中空玻璃出色地經受了從7.62毫米口徑手槍連續射出的穿甲彈，同時雙層中空玻璃的重量比普通防彈玻璃輕一半。

ALON可以在各個領域找到廣泛套用，例如利用它可以製成特別耐磨損的超市條碼掃描器視窗。但是要大量推擴套用ALON的障礙是其價格比傳統防彈玻璃貴3～5倍，此外還需要對建造新型爐子進行大量投資，以便能製取在工業規模中套用的大量材料。但是ALON的低重量與高強度比產品的價格更為重要，它已經顯示出其不可替代的優點。

種類

高溫陶瓷

這些透明陶瓷不僅有優異的光學性能，而且耐高溫，一般它們的熔點都在2000℃以上。如氧化釷-氧化釔透明陶瓷的熔點高達3100℃，比普通硼酸鹽玻璃高1500℃。透明陶瓷的重要用途是製造高壓鈉燈，它的發光效率比高壓汞燈提高一倍，使用壽命達2萬小時，是使用壽命最長的高效電光源。高壓鈉燈的工作穩定高達1200℃，壓力大、腐蝕性強，選用氧化鋁透明陶瓷為材料成功地製造出高壓鈉燈。透明陶瓷的透明度、強度、硬度都高於普通玻璃，它們耐磨損、耐劃傷，用透明陶瓷可以製造防彈汽車的窗、坦克的觀察窗、轟炸機的轟炸瞄準器和高級防護眼鏡等。

熱敏型玻璃陶瓷

透明陶瓷的製造是有意識地在玻璃原料中加入一些微量的金屬或者化合物（如金、銀、銅、鉑、二氧化鈦等）作為結晶的核心，在玻璃熔煉、成型之後，再用短波射線（如紫外線、X射線等）進行照射，或者進行熱處理，使玻璃中的結晶核心活躍起來，彼此聚結在一起，發育成長，形成許多微小的結晶 ，這樣，就製造出了玻璃陶瓷。用短波射線照射產生結晶的玻璃陶瓷，稱為光敏型玻璃陶瓷，用熱處理辦法產生結晶的玻璃陶瓷，稱為熱敏型玻璃陶瓷。

透明陶瓷的機械強度和硬度都很高，能耐受很高的溫度，即使在一千度的高溫下也不會軟化、變形、析晶。電絕緣性能、化學穩定性都很高。光敏型玻璃陶瓷還有一個很有趣的性能，就是它能象照相底片一樣感光，由於這種透明陶瓷有這樣的感光性能，故又稱它為感光玻璃。並且它的抗化學腐蝕的性能也很好，可經受放射性物質的強烈輻射。它不但可以象玻璃那樣透過光線，而且還可以透過波長10微米以上的紅外線，因此，可用來製造立體工業電視的觀察鏡，防核爆炸閃光危害的眼鏡，新型光源高壓鈉燈的放電管。

透明陶瓷的用途十分廣泛，在機械工業上可以用來製造車床上的高速切削刀，汽輪機葉片，水泵，噴氣發動機的零件等，在化學工業上可以用作高溫耐腐蝕材料以代替不鏽鋼等，在國防軍事上，透明陶瓷又是一種很好的透明防彈材料，還可以做成飛彈等飛行器頭部的雷達天線罩和紅外線整流罩等；在儀表工業上可用作高硬度材料以代替寶石，在電子工業上可以用來製造印刷線路的基板和鏤板，在日用生活中可以用來製作各種器皿，瓶罐，餐具等等。