Mga optical keramika

Optical keramika, advanced na pang-industriya na materyales na binuo para magamit sa mga optical application.

Ang mga optical na materyales ay nakukuha sa kanilang gamit mula sa kanilang tugon sa infrared, optical, at ultraviolet light. Ang pinaka-halata na optical na materyales ay baso, na inilarawan sa pang-industriya na baso, ngunit ang mga keramika ay binuo din para sa isang bilang ng mga optical application. Ang artikulong ito ay nagsisiyasat ng ilan sa mga application na ito, parehong pasibo (hal. Mga bintana, radome, lampara ng lampara, mga pigment) at aktibo (halimbawa, mga posporo, lasers, mga electro-optical na bahagi).

Mga aparato ng pasibo

Optical at infrared windows

Sa kanilang purong estado, ang karamihan sa mga keramika ay mga malawak na band-gap na mga insulator. Nangangahulugan ito na mayroong isang malaking puwang ng mga ipinagbabawal na estado sa pagitan ng enerhiya ng pinakamataas na puno na mga antas ng elektron at ang enerhiya ng susunod na pinakamataas na antas na walang nakagambala. Kung ang bandang ito ng band ay mas malaki kaysa sa optical light energies, ang mga keramika na ito ay magiging optically transparent (bagaman ang mga pulbos at porous compact ng naturang mga keramika ay magiging maputi at malabo dahil sa liwanag na pagkalat. Dalawang aplikasyon ng mga optical transparent na seramika ay ang mga bintana para sa mga mambabasa ng bar-code sa mga supermarket at infrared radome at laser windows.

Ang Sapphire (isang solong-kristal na anyo ng aluminyo oxide, Al ₂ O ₃) ay ginamit para sa mga window ng checkout sa supermarket. Pinagsasama nito ang optical transparency na may mataas na paglaban sa simula. Katulad nito, ang solong-kristal o infrared-transparent polycrystalline ceramics tulad ng sodium chloride (NaCl), rubidium-doped potassium chloride (KCl), calcium fluoride (CaF), at strontium fluoride (SrF ₂) ay ginamit para sa mga erosion-resistant infrared radomes, mga bintana para sa mga infrared detector, at mga infrared laser windows. Ang mga materyales na polycrystalline halide na ito ay may posibilidad na magpadala ng mas mababang mga haba ng haba kaysa sa mga oxide, na umaabot hanggang sa infrared na rehiyon; gayunpaman, ang kanilang mga hangganan ng butil at porosity radiation radiation. Samakatuwid, ang mga ito ay pinakamahusay na ginagamit bilang isang solong kristal. Tulad ng gayunpaman, gayunpaman, ang mga halide ay hindi sapat na malakas para sa mga malalaking bintana: maaari silang plastically deform sa ilalim ng kanilang sariling timbang. Upang palakasin ang mga ito, ang mga solong ba ay kristal ay karaniwang pinipilit upang maipilit ang malinis na mga hangganan ng butil at malalaking sukat ng butil, na hindi binabawasan ang paghahatid ng infrared ngunit pinapayagan ang katawan na pigilan ang pagpapapangit. Bilang kahalili, ang malalaking butil na materyal ay maaaring fusion-cast.

Mga sobre ng lampara

Ang mga electric lamp lamp, kung saan ang mga nakapaloob na gas ay pinalakas ng isang inilapat na boltahe at sa ganyang ginawang glow, ay lubos na mahusay na mga mapagkukunan ng ilaw, ngunit ang init at kaagnasan na kasangkot sa kanilang operasyon ay nagtutulak ng mga optical ceramics sa kanilang mga limitasyon ng thermochemical. Ang isang pangunahing pambihirang tagumpay ay naganap noong 1961, nang ipinakita ni Robert Coble ng General Electric Company sa Estados Unidos na ang alumina (isang synthetic polycrystalline, Al ₂ O ₃) ay maaaring magkasala sa optical density at translucency gamit ang magnesia (magnesium oxide, MgO) bilang isang nakakasakit na tulong. Pinapayagan ng teknolohiyang ito ang labis na mainit na paglabas ng sodium sa high-pressure na sodium-singaw na lampara na mapapaloob sa isang materyal na refractory na ipinadala din ang ilaw nito. Ang plasma sa loob ng sobre ng panloob na alumina lamp ay umabot sa temperatura na 1,200 ° C (2,200 ° F). Saklaw ng Enerhiya ang halos buong nakikitang spectrum, na lumilikha ng isang maliwanag na puting ilaw na sumasalamin sa lahat ng mga kulay-hindi katulad ng sa mababang presyur na sodium-singaw na ilaw, na ang amber glow ay karaniwan sa mga skyline ng mga pangunahing lungsod.

Mga pigment

Ang industriya ng karamik o pigment ay isang matagal, tradisyonal na industriya. Ang mga seramik na pigment o mantsa ay gawa sa mga compound ng oxide o selenide na pinagsama sa tiyak na mga elemento ng paglipat-metal o bihirang-lupa. Ang pagsipsip ng ilang mga haba ng haba ng ilaw ng mga species na ito ay nagbibigay ng tiyak na mga kulay sa compound. Halimbawa, ang kobalt aluminate (CoAl ₂ O ₄) at cobalt silicate (Co ₂ SiO ₄) ay asul; ang tin-vanadium oxide (kilala bilang V-doped SnO ₂) at zirconium-vanadium oxide (V-doped ZrO ₂) ay dilaw; cobalt chromite (CoCr ₂ O ₃) at chromium garnet (2CaO · Cr ₂ O ₃ · 3SiO ₂) ay berde; at chromium hematite (CrFe ₂ O ₃) ay itim. Ang isang totoong pulang kulay, na hindi magagamit sa natural na nagaganap na silicate na materyales, ay matatagpuan sa mga solidong solusyon ng cadmium sulfide at cadmium selenide (CdS-CdSe).

Ang mga pulbos na pigment ay isinama sa mga ceramic body o glazes upang maipakita ang kulay sa fired ware. Mahusay na pagsasaalang-alang ang thermal katatagan at kawalan ng kemikal sa panahon ng pagpapaputok.