Una delle proprietà chiave della ceramica trasparente è la sua trasmittanza. Quando la luce passa attraverso un mezzo, si verificano perdita di luce e attenuazione dell'intensità a causa dell'assorbimento, della riflessione superficiale, della diffusione e della rifrazione del mezzo. Queste attenuazioni dipendono non solo dalla composizione chimica di base del materiale, ma anche dalla microstruttura del materiale. I fattori che influenzano la trasmittanza della ceramica verranno introdotti di seguito.
1.Porosità della ceramica
La preparazione della ceramica trasparente consiste essenzialmente nell'eliminare completamente la densificazione dei micropori durante il processo di sinterizzazione. La dimensione, il numero e il tipo di pori nei materiali avranno un impatto significativo sulla trasparenza dei materiali ceramici. Piccoli cambiamenti nella porosità possono modificare significativamente la trasmittanza dei materiali. Ad esempio, gli studi hanno dimostrato che la trasparenza diminuisce del 33% quando la porosità chiusa della ceramica passa dallo 0,25% allo 0,85%. Anche se questo può essere il risultato di una situazione particolare, in una certa misura, possiamo vedere che l'effetto della porosità sulla trasparenza della ceramica è una manifestazione diretta e violenta. Altri dati di ricerca mostrano che quando il volume stomatico è del 3%, la trasmittanza è dello 0,01% e quando il volume stomatico è dello 0,3%, la trasmittanza è del 10%. Pertanto, le ceramiche trasparenti devono aumentare la loro densità e diminuire la loro porosità, che solitamente è superiore al 99,9%. Oltre alla porosità, anche il diametro dei pori ha una grande influenza sulla trasmittanza della ceramica. Come mostrato nella figura sotto, possiamo vedere che la trasmittanza è minima quando il diametro degli stomi è uguale alla lunghezza d'onda della luce incidente.
2. Granulometria
Anche la dimensione dei grani dei policristalli ceramici ha una grande influenza sulla trasmittanza delle ceramiche trasparenti. Quando la lunghezza d'onda della luce incidente è uguale al diametro del grano, l'effetto di diffusione della luce è maggiore e la trasmittanza è minima. Pertanto, al fine di migliorare la trasmittanza delle ceramiche trasparenti, la dimensione dei grani dovrebbe essere controllata al di fuori dell'intervallo di lunghezze d'onda della luce incidente.
3. Struttura dei bordi del grano
Il bordo del grano è uno dei fattori importanti che distruggono l'omogeneità ottica della ceramica e causano la diffusione della luce e diminuiscono la trasmittanza dei materiali. La composizione delle fasi dei materiali ceramici consiste solitamente di due o più fasi, che possono facilmente portare alla diffusione della luce sulla superficie limite. Maggiore è la differenza nella composizione dei materiali, maggiore è la differenza nell'indice di rifrazione e minore è la trasmittanza dell'intera ceramica. Pertanto, la regione del confine dei grani della ceramica trasparente dovrebbe essere sottile, l'adattamento della luce è buono e non ci sono pori , inclusioni, dislocazioni e così via. I materiali ceramici con cristalli isotropi possono raggiungere una trasmittanza lineare simile a quella del vetro.
4. Finitura superficiale
La trasmittanza delle ceramiche trasparenti è influenzata anche dalla ruvidità della superficie. La ruvidità della superficie ceramica è legata non solo alla finezza delle materie prime, ma anche alla finitura lavorata della superficie ceramica. Dopo la sinterizzazione, la superficie della ceramica non trattata presenta una rugosità maggiore e si verificherà una riflessione diffusa quando la luce incide sulla superficie, con conseguente perdita di luce. Maggiore è la rugosità della superficie, peggiore è la trasmittanza.
La ruvidità superficiale della ceramica è legata alla finezza delle materie prime. Oltre a selezionare materie prime di elevata finezza, la superficie della ceramica deve essere levigata e lucidata. La trasmittanza delle ceramiche trasparenti in allumina può essere notevolmente migliorata mediante molatura e lucidatura. La trasmittanza delle ceramiche trasparenti di allumina dopo la macinazione può generalmente aumentare dal 40%-45% al 50%-60% e la lucidatura può raggiungere più dell'80%.
Orario di pubblicazione: 18 novembre 2019