中國粉體網訊 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，以及陶瓷內部的氣孔和第二相等缺陷對光線產生強烈的折射和反射，導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的透明陶瓷已被開發出來并得到廣泛的應用。
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，而只有立方相結構才不存在光學各向異性，因而立方相更適合制備透明陶瓷，故一般采用穩定劑如Y2O3將其穩定到立方相。釔穩定氧化鋯（YSZ）透明陶瓷在可見光波段的折射率可達2.16，遠高于傳統的光學玻璃和光學樹脂（1.5~1.8）。YSZ透明陶瓷可以用于制作光學鏡頭，迎合了如顯微鏡、數碼相機和望遠鏡等現代光學器件的大視角和小型化的發展趨勢。此外，YSZ透明陶瓷還具有優異的光學性能和力學性能，可以用于制作透明裝甲、紅外窗口和整流罩。國外一些研究機構以日本東曹商業YSZ粉體為原料，已經制備出高質量的YSZ透明陶瓷。
YSZ透明陶瓷的應用前景：光學鏡頭、透明陶瓷裝甲
目前，我國在該領域的研究還相對落后，上海硅酸鹽研究所在該領域的貢獻較大。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8YSZ（釔穩定氧化鋯）粉體為原料，系統研究了預燒溫度對陶瓷內部氣孔和晶粒尺寸的影響，結合熱等靜壓燒結制備出了兼具光學透過率和力學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Y0.16Zr0.84O1.92納米粉體，并通過調控共沉淀工藝中滴定終點的pH值和優化預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材料學院劉強教授合作，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、信號燈罩等領域的應用。
參考來源：
[1]陳鵬輝.釔穩定氧化鋯（YSZ）透明陶瓷的制備與性能研究
[2]中科院上海硅酸鹽所
（中國粉體網編輯整理/山川）
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