近日，京瓷（kyocera）的“精細堇青石”陶瓷鏡被首次替代低熱膨脹玻璃用于國際空間站（ISS）與地球移動光學站之間光通信實驗設備，這賦予了這款“老”陶瓷材料更高價值，也引起了業界對其更多可能的討論和探索。

堇青石陶瓷鏡（京瓷）

低熱膨脹玻璃（肖特）

太空中的地球觀測衛星與地面站之間的雙向數據通信方法是使用無線電波或可見光的光無線通信，可用于獲取天氣預報、災害響應和基礎設施監控的圖像數據等等。隨著觀測衛星上搭載的傳感器的進步，可獲得的觀測數據量也隨之增加，高速、大容量的數據通信對空間基礎設施也構成了挑戰。激光光通信被視為有效解決方案——它將使數據傳輸和接收速度比無線電波通信快100倍以上，且容量顯著提高。為了通過光通信將數據從衛星傳輸到特定地面站，需要使用光學鏡將光線調整到最佳角度，傳統的金屬或玻璃鏡無法再嚴酷宇宙環境中保持長期穩定的尺寸精度，堇青石走到了舞臺中央。

低熱膨脹陶瓷鏡利用肋條結構減重

配備京瓷精細堇青石陶瓷鏡的低地球軌道安全激光通信終端“SeCRETS”

堇青石（2MgO·2Al?O?·5SiO?）最突出的便是優異的熱穩定性（溫度變化時尺寸變化極小）、抗熱震性（能經受住快速的溫度變化而不容易開裂）以及機械性能（比低熱膨脹玻璃高1.5至2倍），常用于工業窯具、催化劑載體。上圖的陶瓷鏡便是京瓷開發用于替代低熱膨脹玻璃的產品，可用于半導體加工設備、三維測量機反射鏡等等。而本次則是京瓷與索尼旗下的計算機科學實驗室公司聯合，將京瓷的陶瓷鏡裝配于索尼開發的光通信天線（QSOL）中進行驗證的實驗。

擴展堇青石的可能

1、同步燒結鍵合——是一種將兩個或多個坯體堆疊、燒結并粘合在一起形成整體的加工方法。由于坯體的界面是燒結的，因此形成了一個致密的邊界。粘合部分的機械強度或熱導率最終與本體部分相當。京瓷有將氧化鋁、堇青石、碳化硅陶瓷進行綠色鍵合的案例。

工藝示意圖

2、近凈成形F-Molding——是一種將漿料調制后的材料澆鑄到產品形狀的模具中，然后凝固成型的工藝，可媲美CIP（冷等靜壓）成型生產的部件甚至擁有更好特性。

3、精密光學組件——比如（integrated stage mirror）用于顯微鏡或其他光學設備中，比如用于光路的校準和調節，以確保光束能夠準確地通過樣品并成像，即便集成了樣品的溫控、濕度控制、電場或磁場的施加等功能，也可以滿足減少光路中的誤差和偏差。

堇青石小結

堇青石陶瓷已在冶金、汽車、催化、化工以及電子等領域得到了廣泛的應用，但我國對于高端制造領域用堇青石陶瓷的開發仍需要向領先企業學習。本次案例從材料看，京瓷將堇青石陶瓷開發成為一種挑戰替代低膨脹玻璃的高端材料；從企業實體看，則是京瓷對德國肖特和美國康寧的勝利。正所謂沒有低端的材料，只有低端的技術，期待京瓷更期待國內企業能開發出堇青石的更多可能！

粉體圈啟東