Eine der Schlüsseleigenschaften transparenter Keramik ist ihre Transmission. Wenn Licht ein Medium durchdringt, kommt es aufgrund der Absorption, Oberflächenreflexion, Streuung und Brechung des Mediums zu Lichtverlust und Intensitätsabschwächung. Diese Dämpfungen hängen nicht nur von der grundlegenden chemischen Zusammensetzung des Materials ab, sondern auch von der Mikrostruktur des Materials. Im Folgenden werden die Faktoren vorgestellt, die die Durchlässigkeit von Keramik beeinflussen.
1.Porosität von Keramik
Bei der Herstellung transparenter Keramiken geht es im Wesentlichen darum, die Verdichtung von Mikroporen im Sinterprozess vollständig zu eliminieren. Die Größe, Anzahl und Art der Poren in Materialien haben einen erheblichen Einfluss auf die Transparenz keramischer Materialien. Kleine Änderungen in der Porosität können die Durchlässigkeit von Materialien erheblich verändern. Studien haben beispielsweise gezeigt, dass die Transparenz um 33 % abnimmt, wenn sich die geschlossene Porosität in Keramik von 0,25 % auf 0,85 % ändert. Obwohl dies bis zu einem gewissen Grad das Ergebnis einer bestimmten Situation sein kann, können wir erkennen, dass die Auswirkung der Porosität auf die Transparenz von Keramik eine direkte und heftige Manifestation ist. Andere Forschungsdaten zeigen, dass bei einem Stomavolumen von 3 % die Transmission 0,01 % beträgt und bei einem Stomavolumen von 0,3 % die Transmission 10 % beträgt. Daher müssen transparente Keramiken ihre Dichte erhöhen und ihre Porosität verringern, die normalerweise mehr als 99,9 % beträgt. Neben der Porosität hat auch der Porendurchmesser großen Einfluss auf die Transmission von Keramiken. Wie in der Abbildung unten gezeigt, können wir sehen, dass die Durchlässigkeit am niedrigsten ist, wenn der Durchmesser der Spaltöffnungen gleich der Wellenlänge des einfallenden Lichts ist.
2. Korngröße
Auch die Korngröße keramischer Polykristalle hat großen Einfluss auf die Transmission transparenter Keramiken. Wenn die Wellenlänge des einfallenden Lichts gleich dem Korndurchmesser ist, ist der Streueffekt des Lichts am größten und die Durchlässigkeit am niedrigsten. Um die Durchlässigkeit transparenter Keramiken zu verbessern, sollte daher die Korngröße außerhalb des Wellenlängenbereichs des einfallenden Lichts kontrolliert werden.
3. Korngrenzenstruktur
Korngrenzen sind einer der wichtigen Faktoren, die die optische Homogenität von Keramiken zerstören, Lichtstreuung verursachen und die Durchlässigkeit von Materialien verringern. Die Phasenzusammensetzung keramischer Werkstoffe besteht meist aus zwei oder mehr Phasen, was leicht zu Lichtstreuung an der Grenzfläche führen kann. Je größer der Unterschied in der Zusammensetzung der Materialien ist, desto größer ist der Unterschied im Brechungsindex und desto geringer ist die Durchlässigkeit der gesamten Keramik. Daher sollte der Korngrenzenbereich transparenter Keramik dünn sein, die Lichtanpassung ist gut und es sollten keine Poren vorhanden sein , Einschlüsse, Versetzungen usw. Keramische Materialien mit isotropen Kristallen können eine lineare Durchlässigkeit ähnlich der von Glas erreichen.
4. Oberflächenbeschaffenheit
Die Durchlässigkeit transparenter Keramik wird auch von der Oberflächenrauheit beeinflusst. Die Rauheit der Keramikoberfläche hängt nicht nur von der Feinheit des Rohmaterials ab, sondern auch von der bearbeiteten Oberfläche der Keramikoberfläche. Nach dem Sintern weist die Oberfläche unbehandelter Keramik eine größere Rauheit auf und es kommt zu diffusen Reflexionen, wenn Licht auf die Oberfläche fällt, was zu Lichtverlusten führt. Je größer die Rauheit der Oberfläche, desto schlechter ist die Transmission.
Die Oberflächenrauheit von Keramik hängt von der Feinheit der Rohstoffe ab. Neben der Auswahl hochfeiner Rohstoffe sollte die Oberfläche der Keramik geschliffen und poliert werden. Die Durchlässigkeit von transparenter Aluminiumoxidkeramik kann durch Schleifen und Polieren erheblich verbessert werden. Die Durchlässigkeit von transparenter Aluminiumoxidkeramik kann nach dem Schleifen im Allgemeinen von 40–45 % auf 50–60 % ansteigen, und das Polieren kann mehr als 80 % erreichen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 18. November 2019