#Y2024 #光学材料 Update date: 2024/12/31 [Link](https://mp.weixin.qq.com/s/yUbtufZdmTfKXrrScgVg9A)  透明指的是光能够穿透而不会发生强烈的反射和散射。普通陶瓷内部的晶体颗粒排列不规则，光照上去会向四面八方的散射，无法穿透，因此看起来并不透明。透明铝，主要成分是氮氧化铝（AlON），是一种先进的透明陶瓷材料。  特性 • 光学性能：在可见光范围内具有高透明度，透光率可达80%以上。对不同波长的可见光都有良好的透过性，而且能够有效阻挡紫外线和部分X射线，光学性能很出色。 • 机械性能：它的硬度较高，与蓝宝石相当，强度是普通玻璃的数倍。这种优异的机械性能使其具有良好的抗冲击和耐磨特性。 • 热学性能：能够承受高温，在1200摄氏度的高温环境下依然能保持结构和性能的稳定，其热稳定性是高温熔融石英玻璃的4倍左右。并且热膨胀系数较低，在温度变化时不易发生破裂。 • 化学稳定性：化学性质稳定，耐酸碱腐蚀，在多种化学环境下都能保持材料性能不被破坏。 生产工艺 • 原料准备：主要原料是高纯的氧化铝（Al₂O₃）和氮化铝（AlN）粉末，这些原料的纯度对于最终透明铝的质量至关重要。需要精确控制原料的粒度和纯度，一般要求粒度达到微米级甚至更小，以确保混合均匀和反应充分。 • 混合与成型：将氧化铝和氮化铝粉末按一定比例放入球磨机等设备中充分混合。之后，把混合粉末放入模具中，通过冷等静压等方法压制成所需的形状，如块状、片状等。压力通常在几百兆帕（MPa）左右，这个过程可以使粉末初步成型，并且使内部结构更加致密。 • 高温烧结：将压制好的坯体放入高温炉中，在氮气气氛下进行烧结。烧结温度一般在1800 - 2000摄氏度之间。在高温下，氧化铝和氮化铝发生反应生成氮氧化铝，并且坯体逐渐致密化。这个过程需要严格控制温度、时间和气氛，以确保生成高质量的透明铝。例如，升温速率可能需要控制在每分钟几摄氏度，烧结时间可能长达数小时甚至数天。 • 加工与抛光：烧结后的透明铝制品可能表面不够光滑平整，需要进行机械加工和抛光处理，以提高其透明度和表面质量。采用研磨、抛光等工艺，使透明铝达到光学级的表面平整度和光泽度。 透明铝（氮氧化铝）有多种重要用途。 军事领域 • 军事装备防护：可用于制造防弹衣、防弹盾牌和装甲车的透明防护窗。其高强度能抵御子弹和弹片冲击，高透明度又不影响观察，为军事人员和装备提供可靠保护。 • 军事光学设备：用于制造高性能的光学瞄准镜、潜望镜和红外探测器窗口等。能够在复杂的军事环境下保持光学性能稳定，还能抗磨损、抗腐蚀，有效提升军事光学系统的使用寿命和性能。 航空航天领域 • 飞行器透明部件：如飞机的驾驶舱风挡、舷窗和太空飞行器的观察窗等。它的轻质特性有助于减轻飞行器重量，高强度可以承受飞行中的气压差和空气动力冲击，同时高透明度能保证良好的视野。 • 航空航天光学系统：用于卫星上的光学传感器和望远镜的镜头等部件。其耐高温和抗辐射的特性可以确保在太空极端环境下光学设备正常工作。 汽车工业 • 汽车车窗及部件：作为汽车的车窗材料，特别是在高性能和豪华汽车中。除了提供良好的视野外，它的强度能提高汽车的安全性，在碰撞和意外情况下防止玻璃破碎伤人。也可用于汽车前照灯透镜等部件，提升光学性能。 电子设备 • 电子设备屏幕保护：可用于手机、平板电脑等电子设备的屏幕保护盖板。抗刮耐磨性能好，能有效保护屏幕，同时不影响屏幕显示效果。 • 光学传感器窗口：在摄像头、环境光传感器等电子元件中作为窗口材料，保证光学传感器稳定、准确地工作。 建筑领域 • 建筑外观及采光：用于建筑物的外立面幕墙、天窗和采光顶等。可以让建筑获得良好的采光效果，同时其强度和耐候性能够抵御风雨、紫外线等自然因素的侵蚀，保证建筑的长期美观和安全。 生产透明铝的成本较高，据Surmet Corporation数据，其窗户和平板价格为每平方英寸10-15美元，换算下来，每平方米约1550-2325美元. 而复杂形状的圆顶等产品，每件价格在3000-5000美元之间. 透明铝成本高主要有以下原因：一是原料要求高，需高纯、粒度小的氧化铝和氮化铝粉末，增加了原料成本；二是生产工艺复杂，高温烧结等环节需精确控制温度、时间和气氛，设备和能源投入大；三是良品率低，生产过程中易出现内部缺陷等问题，导致合格产品少，分摊到每个合格产品上的成本增加. 以下是一些透明铝生产厂家： 国外厂家 • Surmet公司：是全球唯一生产Alon®透明铝的公司，其产品被应用于航空航天、军事等领域，如制造军用侦察窗膜、导弹传感器上的光学元件等. • American Elements：在透明铝生产领域有一定地位，为市场提供多种规格和应用的透明铝产品. • Konoshima Chemicals：具备透明铝的生产能力，其产品在不同应用领域有一定的市场份额. • Coorstek：生产的透明铝产品在质量和性能方面表现出色，广泛应用于电子、医疗等行业. • Ceramtec ETEC：作为知名的陶瓷材料制造商，其透明铝产品具有高品质和稳定性，受到市场认可. 国内厂家 • 南山铝业：是国内唯一一家同时为波音、空客、中商飞等主机厂供货的企业，虽未明确其有透明铝产品，但在航空铝合金材料生产方面技术实力强，未来有望涉足透明铝生产. • 长沙鑫康：据抖音视频介绍，其可通过将氧、氮、镁、铝等材料放入真空环境中加压挤出空气，再经高温烧制、研磨抛光等工艺生产透明铝. --- 版权声明: 感谢您的阅读，本文由[超光](https://faster-than-light.net/)版权所有。如若转载，请注明出处。