透明陶瓷

透明陶瓷又称光学陶瓷（Optical Ceramics），是能透过可见光的陶瓷材料的总称。透明陶瓷不仅具有优异的透光性，还具有陶瓷所特有的高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等远优于一般的晶体和玻璃光学材料的性能，而且在制备成本、尺寸等方面也具有优势，所以这些透明陶瓷的研究和发展给医学、光学、高能物理学等相关科学的研究在材料方面提供了基础。

一般陶瓷是不透明的，其原因在于其内部存在有杂质和气孔，前者吸收光，后者令光产生散射。1959年GE公司的Coble博士制成了首次制成了氧化铝透明陶瓷，这也是世界上最早的透明陶瓷。之后，世界各国科技人员开展了大量的研究，制成了各类透明陶瓷。透明陶瓷的分类方法很多，按照材料组成分类可分为氧化物透明陶瓷（白刚玉、氧化镁、氧化钇等）和非氧化物透明陶瓷（如砷化镓、硫化锌、氟化镁、氟化钙等），也可按其应用特征分类可分为透光、透波性应用与特种光功能特性的应用，前者以可见光透光或红外透波为主，后者在如高功率全固态激光器方面得到体现。

                                                                 图1 透明陶瓷                                                     图2 氧化镧钇透明陶瓷

生活中常用的陶瓷制品，不需要非常纯净的原料。而对于透明陶瓷来说，纯度要求相当的高，杂质含量必须低于万分之一，不仅如此，其内部的粒径大小和分布都必须均匀。另外，为了消除气孔，需要通过先进的陶瓷烧结技术，如热静等压烧结、热压烧结、脉冲电流烧结等来排除气孔得到透明陶瓷。之所以在烧结过程中施加一定的压力，主要是为了促使陶瓷粉体之间的接触更加紧密，气孔排出过程更快。

陶瓷具有的高强度、高硬度和耐腐蚀性能，大大拓宽了透明陶瓷的应用领域。透明陶瓷熔点高，一般都在2000°C以上，相当耐高温，如氧化釷-氧化钇透明陶瓷的熔点高达3100°C，比普通的硼酸盐玻璃高1500°C，可用来制造高压钠灯，其发光率比高压汞灯高一倍，使用寿命也高达2万小时。透明陶瓷在军事以及其它防御系统中也有很大的用途，如防弹汽车车窗、坦克的观察窗、轰炸机的轰炸瞄准器和高级防护眼镜等采用透明陶瓷，一般只需两个毫米，而采用玻璃，则需要用几厘米厚，这样就可以大大增加了负载。除此之外，透明陶瓷还能在日常生活中得以使用，如手表盖、照相机镜头、耐高温的面板等等。

图3 透明陶瓷灯罩

图4 透明陶瓷镜头