Пропускание света неуклонно снижается, но мутность остается стабильной, как скала Как следует использовать нано-оксид алюминия в керамике? 

В области материаловедения керамические материалы широко используются во многих отраслях промышленности, таких как электроника, аэрокосмическая промышленность и биомедицина, благодаря их исключительной термостойкости, коррозионной стойкости и механическим свойствам. Керамика изготавливается из порошкообразного сырья путем формовки и высокотемпературного спекания. Традиционная керамика имеет плохую светопроницаемость из-за многочисленных внутренних границ зерен, пор и примесей.

Нано-оксид алюминия, как ультратонкий порошок с высокой удельной поверхностью, синтезированный методом паровой фазы, обладает отличительными свойствами, включая высокую чистоту, превосходную химическую стабильность и положительно заряженные поверхности. Он также демонстрирует стабильные химические характеристики и высокую твердость. При подготовке керамических материалов он функционирует как средство для ускорения процессов уплотнения. Изменяя микроструктуру керамики, он влияет на свойства спекания, оптические и механические свойства, тем самым улучшая комплексные эксплуатационные характеристики керамики.

Чтобы дополнительно подтвердить влияние содержания нано-оксида алюминия на светопропускание и мутность керамики, сотрудники отдела исследований и разработок компании АО Хубэй Хуэйфу Наноматериалыиспользовали керамику без нано-оксида алюминия в качестве контрольных образцов, а также экспериментальные образцы с содержанием нано-оксида алюминия в массовой доле 0,5%, 1%, 3% и 5%. Сравнивая значения светопропускания и мутности при разных уровнях добавления, они выяснили оптические эффекты наноматериалов в керамических изделиях.

Техники АО Хубэй Хуэйфу Наноматериалыпровели испытания пропускания света. Данные показывают, что прозрачность керамических материалов имеет тенденцию к снижению с увеличением количества добавленного нано-оксида алюминия. Без нано-оксида алюминия пропускание света керамическим материалом оставалось на уровне около 10%. При добавлении 0,5% нано-оксида алюминия пропускание света упало ниже 10% и продолжало снижаться с дальнейшими добавками, в конечном итоге достигнув 6%.

Это указывает на то, что без нанооксида алюминия микроструктура керамики остается относительно однородной, с меньшим количеством источников рассеяния, таких как поры и примеси, что приводит к минимальным потерям рассеяния света и отражает ее базовые оптические свойства. Хотя нанооксид алюминия теоретически способствует спеканию, на практике он имеет тенденцию образовывать небольшие агломераты из-за неравномерного распределения. Эти агломераты действуют как центры рассеяния света, вызывая небольшое снижение светопропускания. При низких уровнях добавления влияние на микроструктуру и светопропускание ограничено. Однако дальнейшее увеличение количества добавки приводит к избыточному количеству частиц, препятствующих уплотнению спекания. Это увеличивает пористость, еще больше усиливая рассеяние и снижая светопропускание.

Техники АО Хубэй Хуэйфу Наноматериалы затем протестировали мутность керамики. Они наблюдали, что мутность оставалась практически стабильной (95-96%) при всех уровнях добавки. Эта стабильность обусловлена химической стабильностью нано-оксида алюминия, которая позволяет избежать появления значительных сильно рассеивающих примесей (таких как вещества с высокой разницей показателей преломления). Кроме того, размер и распределение агломератов не изменяли существенно характер рассеяния, что приводило к относительно стабильным характеристикам рассеяния света. В результате мутность не демонстрировала значительных колебаний, что указывает на минимальное влияние добавления нанооксида алюминия на мутность и поддержание стабильного уровня мутности.

Добавление нанооксида алюминия значительно влияет на светопропускание керамики: более высокие добавки приводят к более низкому светопропусканию, что связано с рассеиванием агломератов и затрудненным уплотнением. Мутность остается менее зависимой от уровней добавления и остается относительно стабильной благодаря микроструктуре и характеристикам частиц. Это указывает на то, что регулирование добавления и дисперсии нанооксида алюминия является ключом к оптимизации светопропускания керамики.

Исследования АО Хубэй Хуэйфу Наноматериалы проясняют закономерности влияния нанооксида алюминия на прозрачность, создавая основу для оптимизации процессов подготовки керамики. В будущем усилия могут быть сосредоточены на методах диспергирования наночастиц (таких как модификация поверхности и диспергирование с помощью ультразвука) для смягчения эффектов агломерации, а также на изучении синергетических взаимодействий нескольких добавок для дальнейшего улучшения прозрачности керамики.

С точки зрения промышленной модернизации, высокоэффективная прозрачная керамика может способствовать миниатюризации и повышению эффективности оптического оборудования, поддерживая инновации в таких секторах, как новая энергетика (например, прозрачная проводящая керамика для фотоэлектрических систем) и биомедицина (оптические керамические устройства). Оптимизация применения нано-оксида алюминия как важнейшего добавки ускорит индустриализацию прозрачной керамики. Это оживит традиционные керамические материалы в современных высокотехнологичных областях, обеспечив материальную поддержку для преодоления технических препятствий и достижения прогресса в производстве. Это воплощает технологическую ценность «прорыва в области материалов за счет микро-нано инноваций».