立方相氧化锆在可见光波段的折射率接近2.2,远高于传统的光学玻璃和光学树脂(1.5~1.8)。
立方相氧化锆可以用于制作光学镜头,迎合了如数码相机和望远镜等现代光学器件的大视角和小型化的发展趋势。
但氧化锆单晶的生长需要很高的温度和较长的周期,其制备成本很高。
随着透明陶瓷技术的不断发展,其在力学和光学等方面的优势使其得到较多关注,因此在相对较低的温度下制备出氧化锆透明陶瓷成为新的选择。
此外,氧化锆透明陶瓷在可见光和中红外波段具有良好的透过率,耐磨损、耐酸碱腐蚀、耐雨水侵蚀,有望用作窗口材料。
近年来,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李江团队深入开展了氧化锆透明陶瓷的研究工作,并取得了系列研究进展。
该团队以商业8YSZ(钇稳定氧化锆)粉体为原料,系统研究了预烧温度对陶瓷内部气孔和晶粒尺寸的影响,结合热等静压烧结制备出了兼具光学透过率和力学性能的氧化锆透明陶瓷。
随着热等静压烧结的温度从1350℃升高至1550℃,陶瓷在800nm处的直线透过率从65.3%升高至74.2%,平均晶粒尺寸从2.4μm增大至16.3μm,抗弯强度从328±20MPa降低至289±19MPa。
较高的热等静压烧结温度能够产生更强的烧结驱动力,气孔排除更充分,陶瓷光学透过率更好,但陶瓷的晶粒会长大,相应力学性能下降。
相关研究成果发表在Journal of Advanced Ceramics(2022,doi: 10.1007/s40145-022-0602-6)。
同时,该团队以成本低、