上海硅酸盐所在氧化锆透明陶瓷领域取得系列进展

中国粉体网讯  生活中，我们平常见到的陶瓷是不透明的，这是因为一般多晶陶瓷非立方晶系的晶粒在取向上具有随机性，以及陶瓷内部的气孔和第二相等缺陷对光线产生强烈的折射和反射，导致光线通过陶瓷时被分散。影响陶瓷透明度的因素主要有晶界、气孔、致密度、杂质以及表面抛光程度等，如果解决了这几方面因素的干扰，完全能做出像玻璃一样的透明陶瓷。至今，氧化铝、氧化锆、氮氧化铝等很多材质的透明陶瓷已被开发出来并得到广泛的应用。

光在陶瓷中的传播和散射示意图

ZrO₂熔点高达2715℃，纯ZrO₂常温下为单斜相，而只有立方相结构才不存在光学各向异性，因而立方相更适合制备透明陶瓷，故一般采用稳定剂如Y₂O₃将其稳定到立方相。钇稳定氧化锆（YSZ）透明陶瓷在可见光波段的折射率可达2.16，远高于传统的光学玻璃和光学树脂（1.5~1.8）。YSZ透明陶瓷可以用于制作光学镜头，迎合了如显微镜、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。此外，YSZ透明陶瓷还具有优异的光学性能和力学性能，可以用于制作透明装甲、红外窗口和整流罩。国外一些研究机构以日本东曹商业YSZ粉体为原料，已经制备出高质量的YSZ透明陶瓷。

YSZ透明陶瓷的应用前景：光学镜头、透明陶瓷装甲

目前，我国在该领域的研究还相对落后，上海硅酸盐研究所在该领域的贡献较大。近年来，上硅所透明陶瓷研究中心李江研究员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。

首先，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。

同时，该团队以成本低、来源广的ZrOCl₂•8H₂O和Y(NO₃)₃为原料，NH₃•H₂O为沉淀剂，采用共沉淀法合成了Y_0.16Zr_0.84O_1.92纳米粉体，并通过调控共沉淀工艺中滴定终点的pH值和优化预烧温度制得直线透过率达到72.4%@800nm的氧化锆透明陶瓷。

红色氧化锆透明陶瓷的实物图和直线透过率曲线

此外，李江研究员团队与江苏大学材料学院刘强教授合作，研制出红色氧化锆透明陶瓷，进一步拓宽了氧化锆陶瓷在滤光片、信号灯罩等领域的应用。

参考来源：

[1]陈鹏辉.钇稳定氧化锆（YSZ）透明陶瓷的制备与性能研究

[2]中科院上海硅酸盐所

（中国粉体网编辑整理/山川）

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