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2.16，遠高于傳統(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)碼相機和望遠鏡等現(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)域的貢獻較大。近年來，上硅所透明陶瓷研究中心李江研究員團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展。

首先，該團隊以商業(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，李江研究員團隊與江蘇大學(xué)材料學(xué)院劉強教授合作，研制出紅色氧化鋯透明陶瓷，進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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