国内透明陶瓷发展进展如何？

中国粉体网讯  透明陶瓷是一种能透过特定波段光线并清晰成像的陶瓷，属于多晶无机光学材料范畴。与传统的光学晶体和光学玻璃相比，透明陶瓷不但具有结构陶瓷的高强度、高硬度、耐磨耐腐蚀特性，还在制备成本、尺寸以及光功能效应和热性能方面具有优势；尤其是可以采用陶瓷的近净尺寸制备技术，按照实际应用需求，设计特殊的复合结构和复杂构型，从而为光功能系统设计提供极大的灵活性。

氧化铝透明陶瓷是最早投入生产的透明陶瓷材料，在1957年，由美国科学家Coble制造出第一块透明氧化铝陶瓷“Lucalox”。经过几十年的发展，目前已经研制出了几十种的透明陶瓷：从最开始的氧化铝透明陶瓷到氧化镁透明陶瓷、氧化钇透明陶瓷等发展到铝镁尖晶石透明陶瓷、氮化铝透明陶瓷、氮氧化铝透明陶瓷、透明PLZT电光陶瓷、钇铝石榴石激光透明陶瓷，以及YGO、GGG、Gd₂O₂S透明闪烁陶瓷等材料。

根据材料特性，透明陶瓷可分为光学透明陶瓷和光功能透明陶瓷，前者包括紫外、可见和红外波段透光的透明陶瓷；后者包括激光、闪烁、磁光、电光、荧光和长余辉发光透明陶瓷等。由于其优异的性能，透明陶瓷在红外光学窗口/导引头整流罩、固体激光器、光调制/光隔离器、核医学成像、高能粒子探测、高亮度照明/显示、光学信息存储等领域有着重要的实际和潜在应用。

美国、日本和欧洲的研究机构在透明陶瓷的研究与应用领域居于领先地位，近年来的研发工作主要集中于大尺寸和复杂形状的尖晶石型透明陶瓷光学窗口、超低光学损耗和高光学均匀性的YAG基激光陶瓷、X-CT用高光输出和低余辉的闪烁陶瓷、光隔离/调制器用磁光/电光陶瓷以及高亮度照明/显示用荧光陶瓷等方面。中国透明陶瓷的研究与应用领域发展迅猛，部分方向甚至已经出现逼近和赶超态势。

目前，中国与国际仍有差距，主要体现在：1）用于透明陶瓷制备的高品质粉体较为缺乏；2）透明陶瓷的最大可制备尺寸相对较小；3）透明陶瓷的光学质量相对较差；4）透明陶瓷的综合性能与国外最好水平相比仍存在差距；5）透明陶瓷服役性能的评估还不够充分等。

重要的是，气孔率是影响透明陶瓷透光率最大的因素。存在于陶瓷内部的气孔会对光产生强烈的散射和反射，研究表明气孔率大于1%的氧化物陶瓷是不透明的。因此，制备透明陶瓷的过程实质上就是制品在烧结过程中实现完全致密化的过程。

2024年4月25日，中国粉体网将在江苏苏州举办“第三届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会暨第三代半导体SiC晶体生长技术交流会”，届时，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李江将带来《陶瓷的无孔化制备与性能提升研究》的报告，李江研究员将重点介绍镁铝尖晶石、钇铝石榴石、稀土倍半氧化物、氧化铝、氧化锆等几类光学透明陶瓷的制备、性能与应用。

专家简介

李江，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师，国家重点研发计划项目首席科学家。现任Journal of the American Ceramic Society副主编、International Journal of Applied Ceramic Technology副主编、Journal of Advanced Ceramics、Magnetochemistry、无机材料学报、现代技术陶瓷等期刊编委。主要从事光功能透明陶瓷和高性能无孔陶瓷的研究。连续3年入选美国斯坦福大学发布的“终身科学影响力排行榜”。受邀在国内外学术会议上做邀请报告60余次；在国内外重要学术期刊上发表论文417篇；合著/译学术专著3部；参与2部英文专著部分章节撰写；授权中国发明专利25项。

来源：

李江等：透明陶瓷闪耀光技术的未来

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（中国粉体网编辑整理/空青）

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