凭借良好的透光性、力学性能和热导率，透明陶瓷材料已经成为一类非常重要的“结构-功能一体化”陶瓷材料，但其通常需要通过 1000℃以上的高温烧结制备而来。
基于无机透明陶瓷基体的荧光转换材料，在大功率 LED（发光二极管，light-emitting diode）、激光照明、激光显示及闪烁体等光电子器件领域，有着其他材料无法替代的能力。
但是，透明陶瓷过高的烧结温度一方面导致许多先进的荧光粉体无法单独烧透；另一方面，荧光粉体与透明陶瓷基体在高温下的界面反应也会使得复相陶瓷失透，这极大阻碍了全无机荧光转换材料在大功率和高密度激光器件领域的应用。
注意到上述情况之后，东华大学范宇驰教授立项了一个课题，希望可以解决上述痛点。
通过和华南理工大学夏志国教授的合作，他们在 350℃的低温下烧结制备了具有高可见光透过率的 CaF2 透明陶瓷。
利用这种低温烧结技术，能够很容易实现透明陶瓷基体与 CaAlSiN3:Eu2+ 等发光性能优异、但是热稳定性不高的荧光粉体进行复合，并能避免由于界面反应导致荧光材料性能的损失。
由于 CaF2 陶瓷光学上的各向同性，基于这种透明陶瓷的荧光转换体，表现出高达 92 的显色指数和 120lmW-1 的光效，并可以发展为一种普适性的基体材料，从而用于大功率 LED、以及高密度激光照明和激光荧光显示领域。
研究中，他们通过冷烧结技术来制备氟化物透明陶瓷，该技术可被视为一个普适性的荧光块体材料制备平台，它能兼容包括稀土荧光粉和半导体量子点在内的大多数荧光粉体。
而在透明陶瓷材料基体的制备过程，他们也曾遇到一些问题。
比如，最开始在选择冷烧结助剂的时候，他们通过大量的尝试，最终发现一定浓度的盐酸具有更佳的溶解沉淀作用。
此外，在与荧光粉复合做荧光陶瓷的过程中，还遇到了陶瓷块体易碎性的问题，很长一段时间内他们都无法得到完整的块体材料，自然也就不能进行后续性能的测试。
后来通过多次探讨，在压力、温度和溶剂浓度上进行反复调整，最终耗时将近两个多月，终于将制备工艺予以完善，借此得到完整的块体材料。
最终，相关论文以《高透明氟化钙纳米陶瓷的冷烧结作为高功率照明的通用平台》（Cold Sintering of Highly Transparent Calcium Fluoride Nanoceramic as a Universal Platform for High-Power Lighting）为题发在 Advanced Functional Materials 上 [1]，高杰是第一作者，夏志国和范宇驰担任共同通讯作者。
图 | 相关论文（