遠東聯(lián)邦大學（FEFU）與化學研究所（FEB-RAS）、單晶研究所（烏克蘭）和中科院上硅所合作，開發(fā)出了Y₂O₃-MgO納米復合陶瓷。這種新材料可用于現(xiàn)代高科技生產(chǎn)過程中，例如用于制造航空航天工程中紅外系統(tǒng)的屏蔽窗。相關(guān)文章發(fā)表在《國際陶瓷》雜志上。

基于等離子放電燒結(jié)工藝，Y₂O₃-MgO納米陶瓷具有先進的光學、熱物理和力學性能（熱穩(wěn)定性、導熱性、硬度等）。在這些參數(shù)上，Y₂O₃-MgO納米陶瓷超過了單相工業(yè)Y₂O₃和MgO陶瓷，未來在微電子、照明技術(shù)和放射化學等領(lǐng)域中均廣泛應(yīng)用。

“為了開發(fā)兩相均勻分布的Y₂O₃-MgO納米陶瓷，我們必須解決Y₂O₃和MgO納米粉末中顆粒接觸點均勻分布的復雜問題。為此，我們采用了自蔓延合成硝酸甘氨酸的方法。由于采用了過量甘氨酸的反應(yīng)體系，短時間內(nèi)生成了大量的成核中心，達到了Y₂O₃和MgO納米顆粒尺寸的均勻性。在合成復合納米粉體的過程中，由于排放出大量的氣體，保證了顆粒的分離，有效防止粉體的聚集。”FEFU研究團隊負責人丹尼斯·科西亞諾夫（Denis Kosyanov）說，“在燒結(jié)過程中，壓坯整體溫差被減小到最小。”

據(jù)介紹，Y₂O₃-MgO陶瓷納米復合材料具有1:1相體積比的交錯結(jié)構(gòu)，平均晶粒尺寸250nm，顯微硬度11gpa以上，在紅外波段的透光率超過70%，波長可達6000納米，在紅外波段的應(yīng)用開發(fā)極具潛力。

1100（a）、1200（b）、1250（c）和1300℃（d）燒結(jié)Y₂O₃-MgO復合SPS陶瓷的FESEM圖像

Ps：

等離子放電燒結(jié)工藝在1300℃的溫度和60兆帕的壓力下進行。該工藝有利于抑制擴散傳質(zhì)，防止晶粒生長超過臨界尺寸（400nm）。

由于樣品密度增加、晶粒長大和晶界長度減小，Y₂O₃-MgO納米復合材料的紅外透過率隨燒結(jié)溫度的升高而增加，在1300-1350℃時達到最高值。在較高的燒結(jié)溫度下，Y2O3和MgO晶粒的交錯結(jié)構(gòu)被破壞，并且發(fā)生了所謂的異常晶粒生長。

論文鏈接：https://scitechdaily.com/ceramic-materials-developed-that-are-transparent-to-infrared/

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