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科学家研制出可用于高容量激光应用的新型纳米复合陶瓷
2020年10月27日 发布 分类:技术前沿 点击量:231
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近期有报道称,由远东联邦大学的材料科学家与一个国际科学家团队合作完成了一项壮举,他们研制的新型纳米复合陶瓷Ho3+:Y2O3-MgO)已被设计用于在2-6微米中红外辐射(IR)范围内工作的高容量激光仪器。目前相关论文已发表在《国际陶瓷》杂志上。

纳米复合陶瓷

新型复合陶瓷SEM图:总图(a)和第二相区(b)

据了解,处于这个波长范围内的激光器不会伤害人类的视力,不仅可用于分子含量的检测分子类型的鉴定,还可以实现分子的成像等,在工业、医学、大气探测和光雷达等不同经济领域都有众多应用,这也是这项成果如此令人兴奋的原因之一。

这种新型光学陶瓷(Ho3+:Y2O3-MgO)的原料氧化钇纳米粉体加入钬(Ho3+:Y2O3)和氧化镁(MgO),利用自蔓延高温合成(SHS)技术制成的。随后在30MPa的压力及1300℃的温度下对这些粉体使用火花等离子体烧结(SPS)技术处理5分钟就可得到陶瓷样品。据悉,这种高速固结技术是FEFU和俄罗斯科学院远东分院化学研究所都十分热衷使用的一种技术。

由于新型陶瓷近乎无孔的结构平均晶粒尺寸仅为200纳米,因此这种材料具有10.7GPa的高微硬度,激光器运行时具有耐高温的特性,同时还能透过75%以上的中红外波长(最高6微米)的光。

在新的文章中,我们展示了基于我们之前开发的纳米复合陶瓷基体开发活性激光介质的可能性。这次我们的目标是为基体选择一种掺杂离子并优化其含量,并测试新的红外透明复合材料的发光特性,以满足潜在的激光应用。在选择钬作为合金离子后,我们成功获得了独特的激光特性。费乌理工学院工业安全系先进陶瓷材料科教中心主任Denis Kosyanov说。

Kosyanov补充说:“由于它对人类视觉是安全的,因此适用于许多领域,如园区电子学到3D景观设计。而且在陶瓷基体中加入钬可以开发出高浓度的激光介质,在不降低其容量的情况下,能够最大限度地减小激光元件和整个装置的尺寸。”

纳米复合陶瓷

扫描探针显微镜与红外线照射的结合:红外散射型扫描近场光学显微镜

Denis Kosyanov认为,如果纳米复合陶瓷要在工业规模上使用,其在中红外范围内的透光能力必须从75%提升到80%。今后,研究人员将重点研究这一任务。

资料来源:AZoM

粉体圈Coco编译


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