中國粉體網(wǎng)訊  生活中，我們平常見到的陶瓷是不透明的，這是因為一般多晶陶瓷非立方晶系的晶粒在取向上具有隨機(jī)性，以及陶瓷內(nèi)部的氣孔和第二相等缺陷對光線產(chǎn)生強(qiáng)烈的折射和反射，導(dǎo)致光線通過陶瓷時被分散。影響陶瓷透明度的因素主要有晶界、氣孔、致密度、雜質(zhì)以及表面拋光程度等，如果解決了這幾方面因素的干擾，完全能做出像玻璃一樣的透明陶瓷。至今，氧化鋁、氧化鋯、氮氧化鋁等很多材質(zhì)的透明陶瓷已被開發(fā)出來并得到廣泛的應(yīng)用。

光在陶瓷中的傳播和散射示意圖

ZrO₂熔點高達(dá)2715℃，純ZrO₂常溫下為單斜相，而只有立方相結(jié)構(gòu)才不存在光學(xué)各向異性，因而立方相更適合制備透明陶瓷，故一般采用穩(wěn)定劑如Y₂O₃將其穩(wěn)定到立方相。釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）透明陶瓷在可見光波段的折射率可達(dá)2.16，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的光學(xué)玻璃和光學(xué)樹脂（1.5~1.8）。YSZ透明陶瓷可以用于制作光學(xué)鏡頭，迎合了如顯微鏡、數(shù)碼相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡等現(xiàn)代光學(xué)器件的大視角和小型化的發(fā)展趨勢。此外，YSZ透明陶瓷還具有優(yōu)異的光學(xué)性能和力學(xué)性能，可以用于制作透明裝甲、紅外窗口和整流罩。國外一些研究機(jī)構(gòu)以日本東曹商業(yè)YSZ粉體為原料，已經(jīng)制備出高質(zhì)量的YSZ透明陶瓷。

YSZ透明陶瓷的應(yīng)用前景：光學(xué)鏡頭、透明陶瓷裝甲

目前，我國在該領(lǐng)域的研究還相對落后，上海硅酸鹽研究所在該領(lǐng)域的貢獻(xiàn)較大。近年來，上硅所透明陶瓷研究中心李江研究員團(tuán)隊深入開展了氧化鋯透明陶瓷的研究工作，并取得了系列研究進(jìn)展。

首先，該團(tuán)隊以商業(yè)8YSZ（釔穩(wěn)定氧化鋯）粉體為原料，系統(tǒng)研究了預(yù)燒溫度對陶瓷內(nèi)部氣孔和晶粒尺寸的影響，結(jié)合熱等靜壓燒結(jié)制備出了兼具光學(xué)透過率和力學(xué)性能的氧化鋯透明陶瓷。

同時，該團(tuán)隊以成本低、來源廣的ZrOCl₂•8H₂O和Y(NO₃)₃為原料，NH₃•H₂O為沉淀劑，采用共沉淀法合成了Y_0.16Zr_0.84O_1.92納米粉體，并通過調(diào)控共沉淀工藝中滴定終點的pH值和優(yōu)化預(yù)燒溫度制得直線透過率達(dá)到72.4%@800nm的氧化鋯透明陶瓷。

紅色氧化鋯透明陶瓷的實物圖和直線透過率曲線

此外，李江研究員團(tuán)隊與江蘇大學(xué)材料學(xué)院劉強(qiáng)教授合作，研制出紅色氧化鋯透明陶瓷，進(jìn)一步拓寬了氧化鋯陶瓷在濾光片、信號燈罩等領(lǐng)域的應(yīng)用。

參考來源：

[1]陳鵬輝.釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）透明陶瓷的制備與性能研究

[2]中科院上海硅酸鹽所

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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