《Er3+:CaF2多晶透明陶瓷的製備與性能研究》是依託武漢理工大學，由梅炳初擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Er3+:CaF2多晶透明陶瓷的製備與性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梅炳初
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
CaF2是目前已知綜合性能最優異的光學材料之一，與氧化物晶體相比具有眾多的優異性能，過去的工作主要集中在單晶方面。本項目擬採用等離子放電快速燒結技術製備CaF2多晶透明陶瓷。確定研究體系為Er3+：CaF2，基於的考慮是Er3+摻雜的雷射材料在處入人眼安全範圍的1.5μm 和2.7-3μm兩個波段均具有發光通道，該波段的雷射可以非常廣泛地套用於光通信、醫療、雷射探測等領域。系統研究高性能Er3+:CaF2納米粉末合成方法及其粉末特性對相應透明陶瓷性能的影響；系統研究放電等離子參數與熱處理工藝參數對透明陶瓷的密實度及微觀結構的影響及相互關聯，得到等離子放電狀態下Er3+:CaF2透明陶瓷快速密實化過程和微觀結構形成過程的規律性認識；研究Er3+的摻雜行為及Er3+:CaF2透明陶瓷的光學性能。為探索透明陶瓷的快速製備技術及發展新一類非氧化物CaF2體系多晶雷射透明陶瓷提供理論依據和實驗依據。
結題摘要
氟化鈣是目前已知綜合性能最優異的光學材料之一，與氧化物相比具有眾多的優異性能，過去的工作主要集中在單晶方面。本研究採用微乳液法和共沉澱法製備了Er3+：CaF2納米粉體，研究了各種反應條件對粉體結構、形貌、粒徑的影響，獲得了最佳的合成工藝，在此工藝條件下製備的CaF2納米粉體平均尺寸為32nm，粉體分散性較好。採用放電等離子快速燒結技術和熱壓燒結製備了高質量的Er3+：CaF2透明陶瓷，研究不同的燒結溫度、保溫時間、壓力等因素對陶瓷緻密化過程和微觀結構的影響，結果表明：800℃，保溫60min，壓力為30Mpa的條件下製備的樣品在紫外-近紅外波段的最大透光率為85.09%,非常接近氟化鈣的理論透光率。在978nm LD泵浦下，樣品實現了綠色(530-550nm)和紅色(650-660nm)兩種上轉換髮光，共摻Na+離子後減少了雜質CaO和Er2O3的含量，同時有效阻止了Er3+離子團簇，增加了螢光量子效率，提高了螢光壽命。上述結果為探索透明陶瓷的快速製備技術及發展新一類非氧化物體系多晶雷射透明陶瓷提供理論依據和實驗依據，具有重要的學術價值和實際意義。
