中国粉体网讯 近期，中国科学院上海硅酸盐研究所李江研究员团队面向新型法拉第光隔离器的应用需求，设计提出并采用两步烧结法成功制备了一系列具有高Verdet常数、高光学质量的石榴石基、烧绿石型和倍半氧化物磁光透明陶瓷，取得了系列进展。
磁光材料是磁光器件的关键组成部分。据中国粉体网编辑了解，当一束入射光进入具有固有磁矩的物质内部传输或在物质界面反射时，光波的传播特性，如偏振面、相位或散射特性会发生变化，这个物理现象称为磁光效应。磁光材料就是指在紫外到红外波段具有磁光效应的光信息功能材料。到目前为止，研究最广泛的磁光材料有磁光玻璃、磁光薄膜、磁光光子晶体、块状磁光单晶材料和磁性液体等。
透明陶瓷作为一种重要的无机非金属材料，具有熔点高，化学稳定性良好和机械强度高等优点，在许多领域具有特殊的用途。近年来，透明陶瓷作为具有特殊光学性能的陶瓷材料成为了研究热点。
此次李江研究员团队以共沉淀法合成高烧结活性的纳米粉体为原料，利用空气烧结结合热等静压烧结（HIP）后处理技术制备了稀土离子掺杂铽镓石榴石（RE:TGG）磁光透明陶瓷。该陶瓷在1070nm处的直线透过率均大于80%。RE:TGG陶瓷在633nm处的Verdet常数约为-143rad·T-1·m-1（比TGG陶瓷/高约5%）。同时对TGG磁光陶瓷进行服役性能评估，发现退火后的TGG陶瓷具有最优的热光性能，当辐照功率为180W时，计算得到该TGG陶瓷的消光比为42dB。经理论计算，退火后的TGG陶瓷可承受~0.8kW的激光辐照。掺杂稀土离子后，由于热导率下降以及吸收增强作用，RE:TGG磁光陶瓷的热致退偏效应得到增强。其中Ce:TGG与Tm:TGG磁光陶瓷的性能较为优异，理论测算仍可承受~0.65kW的激光辐照。相关研究成果发表于J. Adv. Ceram. (2021, 10: 271-278)。
除了稀土离子掺杂铽镓石榴石（RE:TGG）磁光透明陶瓷，研究团队通过反滴共沉淀法合成TAG（铽铝石榴石）纳米粉体，结合真空预烧及热等静压烧结成功制备了在1064 nm波长处直线透过率为81.6%的TAG磁光陶瓷。烧结助剂正硅酸乙酯（TEOS）的添加不仅可以提高TAG磁光陶瓷的光学质量，同时还可以解决铽离子在空气退火中的变价问题，保证了TAG陶瓷具有优异的磁光品质因子。相关研究成果发表于J. Am. Ceram. Soc. (2021, 104: 2116-2124)。
此外该团队在烧绿石型磁光透明陶瓷、倍半氧化物Ho2O3透明陶瓷等方面也取得了进展。
参考来源：
[1] 中国科学院上海硅酸盐研究所官网
[2] 房旭龙等.磁光材料及其在磁光开关中的应用
（中国粉体网编辑整理/山川）
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