Одним из ключевых свойств прозрачной керамики является ее светопроницаемость. Когда свет проходит через среду, происходит потеря света и ослабление интенсивности из-за поглощения, поверхностного отражения, рассеяния и преломления среды. Эти затухания зависят не только от основного химического состава материала, но и от его микроструктуры. Факторы, влияющие на пропускание керамики, будут представлены ниже.
1. Пористость керамики
Приготовление прозрачной керамики по существу направлено на полное устранение уплотнения микропор в процессе спекания. Размер, количество и тип пор в материалах оказывают существенное влияние на прозрачность керамических материалов. Небольшие изменения пористости могут существенно изменить коэффициент пропускания материалов. Например, исследования показали, что прозрачность снижается на 33% при изменении закрытой пористости керамики с 0,25% до 0,85%. Хотя это может быть в некоторой степени результатом конкретной ситуации, мы видим, что влияние пористости на прозрачность керамики является прямым и насильственным проявлением. Данные других исследований показывают, что при объеме устьиц 3% коэффициент пропускания составляет 0,01%, а при объеме устьиц 0,3% коэффициент пропускания составляет 10%. Поэтому прозрачная керамика должна увеличивать свою плотность и уменьшать пористость, которая обычно составляет более 99,9%. Помимо пористости, большое влияние на коэффициент пропускания керамики имеет диаметр пор. Как показано на рисунке ниже, мы видим, что коэффициент пропускания является самым низким, когда диаметр устьиц равен длине волны падающего света.
2. Размер зерна
Размер зерна керамических поликристаллов также оказывает большое влияние на коэффициент пропускания прозрачной керамики. Когда длина волны падающего света равна диаметру зерна, эффект рассеяния света является наибольшим, а коэффициент пропускания наименьшим. Следовательно, чтобы улучшить коэффициент пропускания прозрачной керамики, размер зерна следует контролировать вне диапазона длин волн падающего света.
3. Зернограничная структура
Граница зерен является одним из важных факторов, разрушающих оптическую однородность керамики, вызывающих рассеяние света и снижающих коэффициент пропускания материалов. Фазовый состав керамических материалов обычно состоит из двух и более фаз, что легко может привести к рассеянию света на граничной поверхности. Чем больше разница в составе материалов, тем больше разница в показателе преломления и тем ниже коэффициент пропускания всей керамики. Следовательно, область границ зерен прозрачной керамики должна быть тонкой, светосогласование хорошее и поры отсутствуют. , включения, дислокации и так далее. Керамические материалы с изотропными кристаллами могут достигать линейного коэффициента пропускания, подобного стеклу.
4. Поверхностная обработка
На коэффициент пропускания прозрачной керамики также влияет шероховатость поверхности. Шероховатость керамической поверхности связана не только с тонкостью сырья, но и с механической обработкой керамической поверхности. После спекания поверхность необработанной керамики имеет большую шероховатость, и при падении света на поверхность будет происходить диффузное отражение, что приведет к потере света. Чем больше шероховатость поверхности, тем хуже пропускание.
Шероховатость поверхности керамики связана с тонкостью сырья. Помимо выбора сырья высокой пробы, поверхность керамики следует шлифовать и полировать. Пропускание прозрачной керамики из оксида алюминия можно значительно улучшить путем шлифовки и полировки. Пропускание прозрачной глиноземной керамики после шлифования обычно может увеличиваться с 40–45% до 50–60%, а полировка может достигать более 80%.
Время публикации: 18 ноября 2019 г.