首页
/
每日頭條
/
生活
/
氧化锆陶瓷的性能及用途
氧化锆陶瓷的性能及用途
更新时间:2025-12-28 07:30:35

立方相氧化锆在可見光波段的折射率接近2.2,遠高于傳統的光學玻璃和光學樹脂(1.5~1.8)。立方相氧化锆可以用于制作光學鏡頭,迎合了如數碼相機和望遠鏡等現代光學器件的大視角和小型化的發展趨勢。但氧化锆單晶的生長需要很高的溫度和較長的周期,其制備成本很高。随着透明陶瓷技術的不斷發展,其在力學和光學等方面的優勢使其得到較多關注,因此在相對較低的溫度下制備出氧化锆透明陶瓷成為新的選擇。此外,氧化锆透明陶瓷在可見光和中紅外波段具有良好的透過率,耐磨損、耐酸堿腐蝕、耐雨水侵蝕,有望用作窗口材料。

近年來,中國科學院上海矽酸鹽研究所研究員李江團隊深入開展了氧化锆透明陶瓷的研究工作,并取得了系列研究進展。該團隊以商業8YSZ(钇穩定氧化锆)粉體為原料,系統研究了預燒溫度對陶瓷内部氣孔和晶粒尺寸的影響,結合熱等靜壓燒結制備出了兼具光學透過率和力學性能的氧化锆透明陶瓷。随着熱等靜壓燒結的溫度從1350℃升高至1550℃,陶瓷在800nm處的直線透過率從65.3%升高至74.2%,平均晶粒尺寸從2.4μm增大至16.3μm,抗彎強度從328±20MPa降低至289±19MPa。較高的熱等靜壓燒結溫度能夠産生更強的燒結驅動力,氣孔排除更充分,陶瓷光學透過率更好,但陶瓷的晶粒會長大,相應力學性能下降。相關研究成果發表在Journal of Advanced Ceramics(2022,doi: 10.1007/s40145-022-0602-6)。

同時,該團隊以成本低、來源廣的ZrOCl2·8H2O和Y(NO3)3為原料,NH3·H2O為沉澱劑,采用共沉澱法合成了Y0.16Zr0.84O1.92納米粉體,并通過空氣預燒結合熱等靜壓燒結技術成功制備出了直線透過率達到65.3%@800nm的氧化锆透明陶瓷。該研究團隊調控共沉澱工藝中滴定終點的pH值來優化納米粉體的分散性和燒結活性,并将氧化锆透明陶瓷的光學透過率提升至67.8%@800nm。該團隊通過優化預燒溫度來提高氧化锆透明陶瓷的光學透過率。結果表明,1300℃空氣預燒結合熱等靜壓燒結技術制備的氧化锆透明陶瓷具有更好的光學質量,其直線透過率達到72.4%@800nm。相關研究結果分别發表于Scripta Materialia(2019, 171: 98-101)、Optical Materials(2019, 98: 109475)和Optical Materials(2020, 100: 109645)。

将稀土氧化物或過渡金屬氧化物作為着色劑摻入陶瓷中,可以制備出顔色鮮豔、折射率高、理化性能穩定、力學性能優異和無毒的彩色氧化锆透明陶瓷,克服了彩色氧化锆單晶在極高的制備溫度下着色劑嚴重揮發的難題。目前國内外對氧化锆透明陶瓷研究主要集中在無色或淡黃色上,因此對氧化锆透明陶瓷顔色的研究以及開發具有重要科學意義和應用價值。近期,李江團隊與江蘇大學材料學院教授劉強合作開展了關于彩色氧化锆透明陶瓷的研究工作,并取得了研究進展。該團隊以商業8YSZ粉體和CeO2粉體為原料,采用固相混合着色法結合兩步燒結技術制備了直線透過率為70.7%@700nm,紅色度a*為57.1的彩色氧化锆透明陶瓷。該紅色氧化锆透明陶瓷制備技術可有效避免着色劑揮發,相關研究成果發表于Optical Materials(2022, 129: 112484)。為提高紅色陶瓷的着色均勻性,研究團隊采用共沉澱法合成了均勻摻雜的Ce:8YSZ納米粉體,并通過兩步燒結技術制備了直線透過率為47.6%@700nm,紅色度為52.0的氧化锆透明陶瓷。該類紅色氧化锆透明陶瓷的成功制備,可以拓寬氧化锆陶瓷在濾光片、信号燈罩等領域的應用。相關研究成果發表于Journal of Inorganic Materials(2022, doi:10.15541/jim20220025)。

氧化锆陶瓷的性能及用途(氧化锆透明陶瓷研究取得系列進展)1

(a)氧化锆陶瓷預燒體和(b)氧化锆透明陶瓷的SEM微觀形貌,氧化锆透明陶瓷(厚度4.0mm)的(c)實物圖和(d)直線透過率曲線

氧化锆陶瓷的性能及用途(氧化锆透明陶瓷研究取得系列進展)2

紅色氧化锆透明陶瓷的實物圖和直線透過率曲線

來源:中國科學院上海矽酸鹽研究所

,
Comments
Welcome to tft每日頭條 comments! Please keep conversations courteous and on-topic. To fosterproductive and respectful conversations, you may see comments from our Community Managers.
Sign up to post
Sort by
Show More Comments
推荐阅读
人防物防技防工作指示
人防物防技防工作指示
人防物防技防工作指示?組建秩序專班、設置出租車專用通道、安裝監控設備……今年以來,石柱縣交通運輸綜合行政執法支隊以作風建設年為契機,不斷探索創新,将提升為民服務水平作為工作出發點,通過實施“人防物防技防”新舉措,全天候、全方位、多角度監控石...
2025-12-28
無機顔料由哪幾部分組成
無機顔料由哪幾部分組成
無論是有機的還是無機的,黃色顔料品種也十分豐富。1.鉛鉻黃鉛鉻黃簡稱鉻黃,多年來一直在塗料工業中作為黃色顔料。主要成分是鉻酸鉛或鉻酸鉛和各種不同比例的硫酸鉛的混合結晶體,其分子式通常用PbCrO4·xPbSO4表示。鉛鉻黃因制造條件和成分的...
2025-12-28
如何提速Wi-Fi
如何提速Wi-Fi
路由器集中并提升路由器路由器在家裡的位置非常重要。如果将路由器放置在房屋的較遠角落,則很可能在房屋的另一端收到雜亂(或無信号)信号。路由器的理想位置是在盡可能遠離住宅中心的空曠區域内,遠離其他電子設備,并獲得最大的可視性。路由器附近的牆壁,...
2025-12-28
baby藍大衣内搭
baby藍大衣内搭
古早風大行其道的2019,時尚大牌紛紛向簡約又有格調的單品看齊。并非審美輪回,而是經典無論什麼時候拿出來回味都為時不晚,那些長盛不衰的“顔王款”往往是百搭的耐看型。此季,BABY-G就将低調的Chic進行到底,帶來全新BGD-570系列,滿...
2025-12-28
高一物理對自由落體運動的理解
高一物理對自由落體運動的理解
1.自由落體運動的兩個條件(1)初速度為零。(2)僅受重力作用。2.自由落體運動是一種理想化模型在空氣中,物體運動時都會受到阻力,所以空氣中不存在真正的自由落體運動。但在空氣阻力很小的情況下,物體在空中從靜止開始下落的運動可以近似看作自由落...
2025-12-28
Copyright 2023-2025 - www.tftnews.com All Rights Reserved