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陶瓷為什么能夠透光?
發布時間:2009-08-11 作者:ccy 瀏覽:137

概要: 解悉陶瓷為什么能夠透光秘密

       透明的物體,光才能通過。在同一種物體入射的光,經過表面反射、內部吸收過程而發生能量損耗,剩下的部分才成為透射光。因而,作為透明體最好是對于光的反射和吸收少的物體。但是,反射是由空氣與物體的折射率之差而決定的,是相對的,所以,所謂透明并不是本質性的東西。

    另外,吸收才是決定物體透明性的本質因素。在吸收時,有伴隨能量吸收的真吸收和沒有能量吸收的散射。所謂真吸收,是指由物質中的電子遷移而發生的光能吸收現象所產生的吸收,是由構成物質的原子種類、結構而決定的,是物質固有的性質。一般,在可見光范圍(0.4~0.7微米)雖不具備這種固有吸收,但卻是透明所必需的。

    散射,不產生物質的能量吸收,只發生損失,這就是造成散射光的現象。陶瓷的微觀結構,一般除晶粒、晶界以外,還有析出物和氣孔構成。光在這樣的不均勻介質中通過時,便造成散射。如圖1所示,原因有三種:(1)在燒結過程殘留下的氣孔、由添加劑的偏析或析出而造成的異相、在單一相內的組成梯度等產生的散射;(2)由空位、位錯等晶體結構上的不完整性集合體造成的晶界散射;(3)微晶具有光學各向異性時,在晶界等不連續界面上發生反射、折射(雙折射)所造成的散射(光學性失配),等。在這三種原因中,光學各向異性體在晶界上發生的光學性失配是物質所固有的,是由材料決定的因素,另外,也是與燒結工藝有關的因素。因而,為了使陶瓷透光,必須是沒有光吸收的物質和沒有光學各向異性的物質。為使其沒有光學各向異性,最好是在晶體結構上形成立方晶系的物質。另外,氧化鋁(Al2O3)、氧化鈹(BeO)雖然是六方晶系,但在光學上是單軸性結晶,可以使透射光變為散射光而通過。單軸性、雙軸性光學各向異性體中,雙折射程度很小,接近于各向同性體時,光有可能透過。

    那么,只要將構成上述散射原因的析出物、氣孔、以及晶界等進行控制,則如表1所列的許多陶瓷都可以使用光通過。這樣,透明性和透光性這兩個概念的定義也就可以明確了。在以往所述的陶瓷等的散射性物質中,用透光性(translucent);在橡玻璃那樣的沒有散射,只有吸收的物質中,用透明性(trasparent)。

   1

組成

晶型

熔點(℃)

制法實例

        壓

高溫燒成

(℃)

(Kg/cm2

Al2O3

六方

2050

1500

400

1950

BeO

六方

2570

1200

2000

1800

MgO

立方

2800

770

100

1750

CaO

立方

2570

1150

600

 

Y2O3

立方

2410

900

800

2200

ZrO2

立方

>2700

1300~1750

500~30000

1450

ThO2

立方

3300

   

2100

MgO·Al2O3

立方

2135

   

2150

CaF2

立方

1360

900

2600

 

GaAs

立方

1240

900~1000

600~3000

 

PlZT

 

1450

1000~1300

200~600