Optická keramika, pokrokové priemyselné materiály vyvinuté na použitie v optických aplikáciách.
Optické materiály odvodzujú svoju užitočnosť z odozvy na infračervené, optické a ultrafialové svetlo. Najzreteľnejšími optickými materiálmi sú sklá, ktoré sú opísané v článku priemyselné sklo, ale keramika bola vyvinutá aj pre celý rad optických aplikácií. Tento článok sa zameriava na niekoľko z týchto aplikácií, pasívnych (napr. Okná, radómy, obálky žiaroviek, pigmenty) a aktívnych (napr. Fosfory, lasery, elektrooptické komponenty).
Pasívne zariadenia
Optické a infračervené okná
V ich čistom stave sú väčšinou keramické izolátory so širokopásmovou medzerou. To znamená, že existuje veľká medzera zakázaných stavov medzi energiou najvyššie naplnených elektrónových úrovní a energiou ďalšej najvyššej neobsadenej úrovne. Ak je táto pásová medzera väčšia ako energia optického svetla, bude táto keramika opticky priehľadná (hoci prášky a porézne kompakty z tejto keramiky budú biele a nepriehľadné v dôsledku rozptylu svetla). Dve aplikácie opticky priehľadnej keramiky sú okná pre čítačky čiarových kódov v supermarketoch a infračervené radómové a laserové okná.
Sapphire (monokryštalická forma oxidu hlinitého, Al 2 O 3) sa používa pre okná pokladní v supermarkete. Kombinuje optickú priehľadnosť s vysokou odolnosťou proti poškriabaniu. Podobne sa pre infračervené radómy odolné voči erózii použili monokryštalické alebo infračervene priehľadné polykryštalické keramiky, ako je chlorid sodný (NaCl), chlorid draselný dopovaný rubidiom (KCl), fluorid vápenatý (CaF) a fluorid strontnatý (SrF 2)., okná pre infračervené detektory a infračervené laserové okná. Tieto polykryštalické halogenidové materiály majú tendenciu prenášať nižšie vlnové dĺžky ako oxidy, siahajúce až po infračervenú oblasť; ich hranice zŕn a žiarenie rozptylu však rozptyľujú. Preto sa najlepšie používajú ako monokryštály. Preto sú halogenidy pre veľké okná nedostatočne silné: môžu sa plasticky deformovať podľa vlastnej hmotnosti. Za účelom ich posilnenia sa monokryštály obvykle vyrábajú za tepla, aby indukovali čisté hranice zŕn a veľké zrná, ktoré významne neznižujú infračervený prenos, ale umožňujú telu odolávať deformácii. Alternatívne môže byť materiál s veľkými zrnami odlievaný.
Lampové obálky
Elektrické výbojky, v ktorých sú uzavreté plyny napájané privedeným napätím a tým sú žiara, sú mimoriadne účinnými svetelnými zdrojmi, ale teplo a korózia, ktoré sú súčasťou ich činnosti, tlačia optickú keramiku na svoje termochemické limity. Hlavný prielom došlo v roku 1961, kedy Robert Coble z General Electric Company v USA ukázal, že oxid hlinitý (syntetický polykryštalický, Al 2 O 3), ktorú možno Spekané do optickej hustoty a priesvitnosti za použitia oxidu horečnatého (oxid horečnatý MgO), ako spekacia pomoc. Táto technológia umožnila, aby bol extrémne horúci výboj sodíka vo vysokotlakovej sodíkovej výbojke obsiahnutý v žiaruvzdornom materiáli, ktorý tiež prenášal jeho svetlo. Plazma vo vnútornom obale alumínovej lampy dosahuje teploty 1 200 ° C (2 200 ° F). Emisie energie pokrývajú takmer celé viditeľné spektrum a vytvárajú jasné biele svetlo, ktoré odráža všetky farby - na rozdiel od nízkotlakovej sodíkovej výbojky, ktorej jantárová žiara je bežná v panorámách veľkých miest.
pigmenty
Priemysel výroby keramických farieb alebo pigmentov je dlhodobým tradičným priemyslom. Keramické pigmenty alebo škvrny sú vyrobené z oxidových alebo selenidových zlúčenín v kombinácii so špecifickými prvkami prechodného kovu alebo vzácnych zemín. Absorpcia určitých vlnových dĺžok týchto druhov dodáva zlúčenine špecifické farby. Napríklad, hlinitan kobaltu (uhlie 2 O 4) a kremičitan kobaltu (Co 2 SiO 4) sú modré; oxid cínu, vanádu (známy ako V-dopovaný Sno 2) a zirkónia vanád oxid (V-dopovaný ZrO 2), sú žlté; kobalt chromit (CoCr 2 O 3) a chróm granát (2CaO · Cr 2 O 3 · 3SiO 2) sú zelené; a chróm hematit (CrFe 2 O 3) je čierna. Skutočná červená farba, ktorá nie je k dispozícii v prírodne sa vyskytujúcich silikátových materiáloch, sa nachádza v pevných roztokoch sulfidu kadmia a selenidu kadmia (CdS-CdSe).
Práškové pigmenty sa pridávajú do keramických telies alebo glazúr, aby prepálili farbu. Tepelná stabilita a chemická inertnosť počas spaľovania sú dôležité faktory.
