Однією з ключових властивостей прозорої кераміки є її пропускна здатність. Коли світло проходить через середовище, відбувається втрата світла та ослаблення інтенсивності через поглинання, відбиття поверхні, розсіювання та заломлення середовища. Ці ослаблення залежать не тільки від основного хімічного складу матеріалу, а й від мікроструктури матеріалу. Фактори, що впливають на світлопроникність кераміки, будуть представлені нижче.
1. Пористість кераміки
Підготовка прозорої кераміки полягає, по суті, у повному усуненні ущільнення мікропор у процесі спікання. Розмір, кількість і тип пор у матеріалах матиме значний вплив на прозорість керамічних матеріалів. Невеликі зміни пористості можуть значно змінити пропускну здатність матеріалів. Наприклад, дослідження показали, що прозорість зменшується на 33%, коли закрита пористість кераміки змінюється з 0,25% до 0,85%. Хоча це може бути результатом певної ситуації, певною мірою ми бачимо, що вплив пористості на прозорість кераміки є прямим і сильним проявом. Інші дані дослідження показують, що коли об’єм устьиків становить 3%, пропускна здатність становить 0,01%, а коли об’єм устьиків становить 0,3%, пропускна здатність становить 10%. Тому прозора кераміка повинна збільшити свою щільність і зменшити пористість, яка зазвичай перевищує 99,9%. Окрім пористості, діаметр пор також має великий вплив на пропускну здатність кераміки. Як показано на малюнку нижче, ми бачимо, що пропускна здатність є найменшою, коли діаметр продихів дорівнює довжині хвилі падаючого світла.
2. Розмір зерна
Розмір зерна керамічних полікристалів також має великий вплив на пропускну здатність прозорої кераміки. Коли довжина хвилі падаючого світла дорівнює діаметру зерна, ефект розсіювання світла є найбільшим, а коефіцієнт пропускання – найменшим. Тому, щоб покращити пропускну здатність прозорої кераміки, розмір зерен слід контролювати за межами діапазону довжин хвиль падаючого світла.
3. Зерногранична структура
Межа зерен є одним із важливих факторів, які руйнують оптичну однорідність кераміки та спричиняють розсіювання світла та зменшення пропускання матеріалів. Фазовий склад керамічних матеріалів зазвичай складається з двох або більше фаз, що може легко призвести до розсіювання світла на поверхні розділу. Чим більша різниця в складі матеріалів, тим більша різниця в показниках заломлення та менший коефіцієнт пропускання всієї кераміки. Тому область межі зерна прозорої кераміки має бути тонкою, світло відповідне добре, і немає пор. , включення, дислокації тощо. Керамічні матеріали з ізотропними кристалами можуть досягти лінійного пропускання, подібного до скла.
4. Оздоблення поверхні
На світлопроникність прозорої кераміки також впливає шорсткість поверхні. Шорсткість керамічної поверхні пов’язана не лише з тонкістю сировини, а й з механічною обробкою керамічної поверхні. Після спікання поверхня необробленої кераміки має більшу шорсткість, і при падінні світла на поверхню буде відбуватися дифузне відбиття, що призведе до втрати світла. Чим більша шорсткість поверхні, тим гірше світлопроникність.
Шорсткість поверхні кераміки пов'язана з тонкістю сировини. Крім вибору високоякісної сировини, поверхня кераміки повинна бути відшліфована та відполірована. Коефіцієнт пропускання прозорої кераміки з оксиду алюмінію можна значно покращити шляхом шліфування та полірування. Коефіцієнт пропускання прозорої кераміки з оксиду алюмінію після шліфування зазвичай може збільшуватися від 40%-45% до 50%-60%, а полірування може досягати більше 80%.
Час публікації: 18 листопада 2019 р