正如视频报道中，张教授主要研究从透明电光陶瓷原材料粉体制备、成型、烧结到性能测试、微结构研究和应用效果演示等，即为光通讯领域核心器件的关键材料。青岛大学地处美国Union Process青岛工厂大本营，早在十几年前建厂初期就已经开始了密切联系与合作，为其提供了广受各大科研院所和高校好评的01HDDM（实验型立式砂磨机）和1S（干湿两用立式搅拌磨）等设备，物理学院就有2台01HDDM做着不同方向的研究。

张教授：光通讯概念很宽泛，人和人之间的交流都是依靠信息的传输。现在手机的信息传输依托于一个很庞大的光通讯网络。目前信息传输主流仍是光纤通讯，而十几二十年前还是电缆。

为何使用光纤呢？第一是因为光从物理角度来说是传输速度最快的。第二是因为光纤带宽高，同样一根光纤它所能传输的信息量要比电缆多几百万倍甚至上亿倍。光纤有速度快、容量大、损耗低的优点。所以光通讯是目前最主要的通讯方式，它的发展速度已经超越了电的发展速度，光通讯的摩尔定律比集成电路的还要短，几个月就要翻一倍，国家正在考虑建设全光网络。

电光材料也就是透明陶瓷，上世纪八九十年代开始应用在光学仪器中，由美国宾州州立大学率先制备出来。国内当时受限于制备技术水平、工艺和仪器设备，大部分的陶瓷是不透明的，而宾州州立大学做成的半成品性能还不错，当时已能做到透明。随着技术水平的进步和仪器设备的升级，从2009年开始到现在已有十几年，现在我们也可以做出来。

透明陶瓷不仅在光通讯领域有所应用，还在高性能的电光调节器、熵共振、量子光学器件提供关键材料。还有医学领域，像医院的超声成像、B超的探头核心材料都是透明陶瓷。陶瓷的压电性能，包括超声声呐、水下换能等，做成透明之后又有了电光性能，既有压电性能又有光学性能，它就有了复合效应，也就有了更广阔的市场。

张教授：透明陶瓷首先从结构上来说，它是由粉压制在一起高温烧制出来的，每一个粉都是一个颗粒，每两个颗粒放在一起都有一个界面，叫做晶体晶界。如果是均一的物体光通过时不会受影响，而光通过好多个界面，界面对光就会有散射。陶瓷烧制有1%的气孔，陶瓷都不会透明，透明陶瓷需要将气孔降到千分之一甚至万分之一，控制气孔就是难点之一。

第二是不能有杂质，原材料要纯，制备过程不能引入杂质。不同组份两种物象混在一起就会有一个像界面，又会对光有散射。材料是单折射还是双折射的晶体，双折射晶体光通过后会分成两股，透过率就会很低。还有晶粒的大小也会产生影响。所以透明陶瓷的影响因素特别的多，就特别依赖制备技术和制备设备。因为整个过程有十几道工艺，一旦出现问题就很容易出现不透明的情况。

在原材料方面，高纯度的原材料成本高，99.9%和99.99%纯度的原料价格差很多。在制备环境方面，因为是开放性环境，空气中的灰尘落入不可避免，在球磨的过程中磨球碎屑脱落也不可避免，这就需要进行工艺的改进。另一个问题是如果做好了，后期要产业化的时候，从实验室小批量生产到中批量再到大批量，工艺的移植又不一样了。实验室是小批量的，但是工厂是流水线式的，要求这边进料那边出料，怎么样能保证产出是一样的，需要重新去尝试，都需要去探索。

张教授：陶瓷材料制备一般三大步，第一步做粉：氧化镁、氧化铅、氧化钛等原料，用立式搅拌磨球磨混匀，在此过程中将它打碎，再进行高温烧制得到需要的物象。第二步压片：用压片机压成小片。第三步烧结：烧结工艺十分讲究，烧结之后需要进行切割、测性能、做机验等。

粉体制备常规工艺试过化学法，如固相反应、水热反应等，化学法的优点是粉体比较细，但粉体容易团聚，产量也是一个问题。实验室采用传统球磨方式，球磨又分行星球磨和立式搅拌球磨。立式搅拌球磨优点是能量输入高、速度快、出料粒径小等。节省了实验周期，行星球磨一般需要一天，而立式搅拌球磨只需要一个小时，且转速高，粉体粒径即可达到要求，缩短整个周期，均匀性亦有保证。

虽然陶瓷最后是烧结出来的，但是第一步做不好，后面都做不好。在这三大步里，每一个步骤都包含十几个细节，每一个细节都会影响陶瓷是否透明。因此需要从粉体制备开始一直跟踪，从形貌、粒度、分布等方面严格要求。粉体需要一个适合的粒径范围，太大和太小都不好。一般做粉体的公司都会对粉体的形貌进行控制，球磨容易将粉体形貌打坏。我们粉体制备使用的是美国Union Process品牌立式搅拌磨，2013年使用的第一台，8年了效果还是非常的好，设备稳定，重复性和可靠性比较高，我们一直在用。

张教授：干法制备过程中会有粉尘的溢出，而陶瓷材料中有铅的成分，吸入之后对人体是有害的，所以并没有进行干法工艺探索。

如果干法可行将解决我们很大一部分问题。目前湿法研磨后我们需要进行冲洗球料分离，然后进行烘干，但是烘干过程有个问题，由于原料密度不同，在沉降过程中沉降的速度有快有慢，沉降之后原料又不均匀，如果干法能够成功。我们的工艺能更简化。美国UnionProcess立式搅拌磨可以干湿两用，之后我们可以共同研究开发不同粉体制备的干法工艺，目前国内干法工艺还有很大进步空间。

以上是关于透明陶瓷材料、行业和设备以及工艺探讨的主要几个问题和回答摘要，在交流的整个过程中，深刻体会到张教授潜心研究的那份执着与热爱，每每谈到材料基础研究时，是能看到眼里发的光，正是这从内心发出的光，照亮新材料发展前进的道路，美国UnionProcess青岛工厂——青岛联瑞精密机械有限公司邀请青岛、山东乃至全国各地的材料专家莅临指导，共同探索。