Μία από τις βασικές ιδιότητες των διαφανών κεραμικών είναι η διαπερατότητά τους. Όταν το φως διέρχεται από ένα μέσο, η απώλεια φωτός και η εξασθένηση της έντασης θα προκύψουν λόγω της απορρόφησης, της επιφανειακής ανάκλασης, της σκέδασης και της διάθλασης του μέσου. Αυτές οι εξασθενήσεις εξαρτώνται όχι μόνο από τη βασική χημική σύνθεση του υλικού, αλλά και από τη μικροδομή του υλικού. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη διαπερατότητα των κεραμικών θα παρουσιαστούν παρακάτω.
1.Πορώδες κεραμικών
Η παρασκευή διαφανών κεραμικών είναι ουσιαστικά για την πλήρη εξάλειψη της πύκνωσης των μικροπόρων κατά τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης. Το μέγεθος, ο αριθμός και ο τύπος των πόρων στα υλικά θα έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη διαφάνεια των κεραμικών υλικών. Μικρές αλλαγές στο πορώδες μπορούν να αλλάξουν σημαντικά τη διαπερατότητα των υλικών. Για παράδειγμα, μελέτες έχουν δείξει ότι η διαφάνεια μειώνεται κατά 33% όταν το κλειστό πορώδες στα κεραμικά αλλάζει από 0,25% σε 0,85%. Αν και αυτό μπορεί να είναι το αποτέλεσμα μιας συγκεκριμένης κατάστασης, σε κάποιο βαθμό, μπορούμε να δούμε ότι η επίδραση του πορώδους στη διαφάνεια των κεραμικών είναι μια άμεση και βίαιη εκδήλωση. Άλλα ερευνητικά δεδομένα δείχνουν ότι όταν ο στοματικός όγκος είναι 3%, η διαπερατότητα είναι 0,01%, και όταν ο στοματικός όγκος είναι 0,3%, η διαπερατότητα είναι 10%. Επομένως, τα διαφανή κεραμικά πρέπει να αυξάνουν την πυκνότητά τους και να μειώνουν το πορώδες τους, το οποίο είναι συνήθως περισσότερο από 99,9%. Εκτός από το πορώδες, η διάμετρος του πόρου έχει επίσης μεγάλη επίδραση στη διαπερατότητα των κεραμικών. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, μπορούμε να δούμε ότι η διαπερατότητα είναι η χαμηλότερη όταν η διάμετρος της στομίας είναι ίση με το μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτός.
2. Μέγεθος κόκκου
Το μέγεθος των κόκκων των κεραμικών πολυκρυστάλλων έχει επίσης μεγάλη επίδραση στη διαπερατότητα των διαφανών κεραμικών. Όταν το μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτός είναι ίσο με τη διάμετρο των κόκκων, η επίδραση σκέδασης του φωτός είναι η μεγαλύτερη και η διαπερατότητα είναι η χαμηλότερη. Επομένως, προκειμένου να βελτιωθεί η μετάδοση των διαφανών κεραμικών, το μέγεθος των κόκκων θα πρέπει να ελέγχεται εκτός του εύρους μήκους κύματος του προσπίπτοντος φωτός.
3. Δομή ορίων κόκκων
Το όριο των κόκκων είναι ένας από τους σημαντικούς παράγοντες που καταστρέφουν την οπτική ομοιογένεια των κεραμικών και προκαλούν σκέδαση φωτός και μειώνουν τη διαπερατότητα των υλικών. Η σύνθεση φάσης των κεραμικών υλικών συνήθως αποτελείται από δύο ή περισσότερες φάσεις, οι οποίες μπορούν εύκολα να οδηγήσουν σε σκέδαση φωτός στην οριακή επιφάνεια. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στη σύνθεση των υλικών, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στον δείκτη διάθλασης και τόσο χαμηλότερη είναι η διαπερατότητα ολόκληρου του κεραμικού. Επομένως, η οριακή περιοχή κόκκων των διαφανών κεραμικών πρέπει να είναι λεπτή, να ταιριάζει με το φως και να μην υπάρχουν πόροι , εγκλείσματα, εξαρθρώσεις και ούτω καθεξής. Τα κεραμικά υλικά με ισοτροπικούς κρυστάλλους μπορούν να επιτύχουν γραμμική διαπερατότητα παρόμοια με αυτή του γυαλιού.
4. Φινίρισμα επιφάνειας
Η διαπερατότητα των διαφανών κεραμικών επηρεάζεται επίσης από την τραχύτητα της επιφάνειας. Η τραχύτητα της κεραμικής επιφάνειας σχετίζεται όχι μόνο με τη λεπτότητα των πρώτων υλών, αλλά και με το κατεργασμένο φινίρισμα της κεραμικής επιφάνειας. Μετά την πυροσυσσωμάτωση, η επιφάνεια των μη επεξεργασμένων κεραμικών έχει μεγαλύτερη τραχύτητα και θα συμβεί διάχυτη ανάκλαση όταν το φως προσπίπτει στην επιφάνεια, γεγονός που θα οδηγήσει σε απώλεια φωτός. Όσο μεγαλύτερη είναι η τραχύτητα της επιφάνειας, τόσο χειρότερη είναι η διαπερατότητα.
Η τραχύτητα της επιφάνειας των κεραμικών σχετίζεται με τη λεπτότητα των πρώτων υλών. Εκτός από την επιλογή πρώτων υλών υψηλής λεπτότητας, η επιφάνεια των κεραμικών θα πρέπει να είναι αλεσμένη και γυαλισμένη. Η διαπερατότητα των διαφανών κεραμικών αλουμίνας μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά με λείανση και στίλβωση. Η διαπερατότητα των διαφανών κεραμικών αλουμίνας μετά την άλεση μπορεί γενικά να αυξηθεί από 40%-45% σε 50%-60%, και το γυάλισμα μπορεί να φτάσει περισσότερο από 80%.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-18-2019