Optinė keramika, pažangios pramoninės medžiagos, sukurtos naudoti optinėse srityse.
Optinių medžiagų naudingumą lemia jų reakcija į infraraudonąją, optinę ir ultravioletinę šviesą. Akivaizdžiausios optinės medžiagos yra stiklai, kurie aprašyti straipsnyje „pramoninis stiklas“, tačiau keramika taip pat buvo sukurta daugeliui optinių pritaikymų. Straipsnyje apžvelgiami keli iš šių taikymo būdų - pasyvieji (pvz., Langai, spinduliai, lempų gaubtai, pigmentai) ir aktyvūs (pvz., Fosforos, lazeriai, elektro-optiniai komponentai).
Pasyvūs prietaisai
Optiniai ir infraraudonieji langai
Esant grynai būsenai, dauguma keramikos gaminių yra plataus diapazono izoliatoriai. Tai reiškia, kad yra didžiausias draudžiamų būsenų atotrūkis tarp aukščiausio užpildytų elektronų lygio energijos ir kito aukščiausio neužimto lygio energijos. Jei šis juostos tarpas yra didesnis nei optinės šviesos energija, ši keramika bus optiškai skaidri (nors tokios keramikos milteliai ir porėti kompaktai bus balti ir nepermatomi dėl šviesos sklaidos). Dvi optiškai skaidrios keramikos taikymo sritys yra langai brūkšninių kodų skaitytojams prekybos centruose ir infraraudonųjų spindulių bei lazeriniai langai.
Safyras (vieno krištolo pavidalo aliuminio oksidas, Al 2 O 3) buvo naudojamas prekybos centrų kasose. Tai suderina optinį skaidrumą ir didelį atsparumą įbrėžimams. Panašiai monokristaliniai arba infraraudonųjų spindulių skaidrūs polikristaliniai keramikos dirbiniai, tokie kaip natrio chloridas (NaCl), rubidiumo pavidalo kalio chloridas (KCl), kalcio fluoridas (CaF) ir stroncio fluoridas (SrF 2), buvo naudojami erozijai atspariems infraraudoniesiems spinduliams., infraraudonųjų spindulių detektorių langai ir infraraudonųjų spindulių lazerių langai. Šios polikristalinės halogenido medžiagos yra linkusios perduoti mažesnius bangos ilgius nei oksidai, nusidriekdamos iki infraraudonųjų spindulių srities; tačiau jų grūdelių ribos ir poringumas išsklaido radiaciją. Todėl jie geriausiai naudojami kaip pavieniai kristalai. Tačiau halogenidai nėra pakankamai stiprūs dideliems langams: jie gali plastiškai deformuotis pagal savo svorį. Norint juos sustiprinti, pavieniai kristalai paprastai yra karštai kaltiniai, kad būtų sužadintos švarios grūdų ribos ir dideli grūdeliai, kurie reikšmingai nesumažina infraraudonųjų spindulių perdavimo, tačiau leidžia kūnui atsispirti deformacijai. Alternatyviai, stambiagrūdė medžiaga gali būti liejama.
Lempos vokai
Elektrinės išlydžio lempos, kuriose uždaroms dujoms tiekiama energija iš veikiamosios įtampos ir tokiu būdu priverstos švytėti, yra ypač veiksmingi šviesos šaltiniai, tačiau jų veikiama šiluma ir korozija stumia optinę keramiką iki jų termocheminių ribų. Didelis lūžis įvyko 1961 m., Kai Robertas Coble'as iš „General Electric Company“ JAV parodė, kad aliuminio oksidas (sintetinis polikristalinis Al 2 O 3) gali būti sukepintas iki optinio tankio ir permatomumo, naudojant magnio oksido (magnio oksido, MgO) pavidalą. sukepinimo pagalba. Ši technologija leido ypač karštą natrio išleidimą aukšto slėgio natrio garų lempoje laikyti ugniai atsparioje medžiagoje, kuri taip pat skleidė jos šviesą. Vidiniame aliuminio oksido lempos gaubte esanti plazma pasiekia 1200 ° C (2200 ° F) temperatūrą. Energijos emisija apima beveik visą matomą spektrą ir sukuria ryškią baltą šviesą, atspindinčią visas spalvas, skirtingai nuo žemo slėgio natrio garų lempos, kurios gintaro švytėjimas dažnas didžiųjų miestų danguje.
Pigmentai
Keramikos spalvų ar pigmento pramonė yra seniai tradicinė pramonė. Keraminiai pigmentai arba dėmės yra gaminami iš oksidų ar selenidų junginių kartu su specifiniais pereinamojo metalo ar retųjų žemių elementais. Šių rūšių tam tikrų šviesos bangų ilgio absorbcija suteikia junginiui specifines spalvas. Pavyzdžiui, kobalto aluminatas (CoAl 2 O 4) ir kobalto silikatas (Co 2 SiO 4) yra mėlyni; alavo-vanadžio oksido (žinomas kaip V-, su priedais, SnO 2) ir cirkonio oksido-vanadžio (V-, su priedais, ZrO 2) yra geltonos spalvos; kobalto chromitas (CoCr 2 O 3) ir chromo granatas (2CaO · Cr 2 O 3 · 3SiO 2) yra žali; ir chromo hematitas (CrFe 2 O 3) yra juodas. Tikroji raudona spalva, kurios negalima gauti iš natūralių silikatinių medžiagų, yra kietuose kadmio sulfido ir kadmio selenido tirpaluose (CdS-CdSe).
Milteliniai pigmentai įdedami į keramikos kėbulus ar glazūras, kad degami gaminiai būtų spalvoti. Svarbus aspektas yra šiluminis stabilumas ir cheminis inertiškumas šaudymo metu.
