Оптикалық материалдардағы глинозем ұнтағының ерекше өнімділігі
Глиноземге келгенде, көптеген адамдар алдымен оптиканың дәлдігі мен жоғары деңгейлі саласына қатысы жоқ ақ, қатты өнеркәсіптік шикізат туралы ойлауы мүмкін. Сенесіз бе, сенбейсіз бе, бұл өте төмен баға. Оны толық түсініп, меңгергеннен кейін, әсіресе ұнтақ түріндегі аса тазалық пен дәл бақылауға қол жеткізгеннен кейін, оның оптикалық әлемдегі рөлі шынымен де таңқаларлық, бұл оны «қарапайым күштің» біріне айналдырады.
I. «Қайсар жігіттен» «Мөлдірге» дейін: керемет өзгеріс
Біз бәріміз мұны білемізглиноземОның беделді атауы бар — корунд, Мохс бойынша 9 қаттылықпен, гауһардан кейінгі екінші орын алады, бұл оны нағыз «мықты жігіт» етеді. Ол сапфир және лағыл сияқты бағалы асыл тастардың негізгі құрамдас бөлігі. Дегенмен, оптикалық материалдарда басты мақсат қаттылық емес, «мөлдірлік» — жақсы жарық өткізгіштік, тазалық және тұрақтылық.
Міне, осы жерде технология пайда болады. Жоғары тазалықтағы алюминийді бақыланатын жану және арнайы гидролиз әдістері сияқты озық дайындау процестері арқылы біз аса жұқа және өте біркелкі өнімдер ала аламыз.глинозем ұнтағытазалығы 99,99%-ға дейін немесе тіпті 99,999%-ға дейін. Тазалықтың бұл жақсаруын бағаламаңыз; бұл лайлы өзен суын мөлдір тау бұлағы суына айналдырумен бірдей, қоспаларды елеусіз деңгейге дейін азайтады. Бұл жоғары тазалықтағы ұнтақты бастапқы материал ретінде пайдаланып, қалыптау және күйдіруден кейін біз жарық өткізгіштігі жоғары алюминий оксиді керамикасын дайындай аламыз.
Бұл керамика енді мөлдір емес, мөлдір немесе тіпті мөлдір дерлік «мырза» болып табылады. Жарық оған түскенде, ол көрінетін және инфрақызыл жарықтың көпшілігін өткізуге мүмкіндік береді, сонымен қатар алюминий оксидінің жоғары беріктігін, жоғары қаттылығын, коррозияға төзімділігін және жоғары температураға төзімділігін сақтайды. Бұл «қос мақсатты» сипаттама оған оптикалық материалдар тобында тез орнығуға мүмкіндік берді.
II. Тәжірибелік қолдану шынайы күшті ашады: бірнеше негізгі салалардың тіректері
Әңгіме арзан. Керемет өнімділікглинозем ұнтағыоптикалық материалдарда нақты әлемдегі сынақтардың нәтижесі болып табылады. Мұны көрсету үшін күнделікті өмірімізден және өнеркәсіптік салаларымыздан бірнеше мысал келтірейік.
1. Натрий шамдары: түнді жарықтандыратын «мөлдір сауыт»
Түнгі қалалардағы жарық көше шамдарының көпшілігі жоғары қысымды натрий шамдары. Жарық беретін түтіктердің кәдімгі шыны емес, мөлдір керамикалық түтік екенін байқадыңыз ба? Мұндағы басты кейіпкер - алюминий оксиді керамикасы.
Неліктен? Біріншіден, натрий буы жоғары температура мен қысым кезінде өте коррозиялық; кәдімгі әйнек оған төтеп бере алмайды және бірнеше күн ішінде «өледі».Алюминий оксиді керамикасыекінші жағынан, ол коррозияға төзімді, натрий буының «қиындығына» қарамастан берік болып қалады. Екіншіден, ол мыңдаған градус Цельсийге жететін температурада ұзақ уақыт бойы тұрақты жұмыс істеуі керек, мұнда алюминий оксидінің жоғары температураға төзімділігі пайдалы болады. Ең бастысы, ол көрінетін жарықтың тиімді өтуіне мүмкіндік беруі керек, сонымен бірге натрий буымен әрекеттеспейді. Көріп отырғаныңыздай, жоғары беріктік, жоғары коррозияға төзімділік, жоғары температураға төзімділік және мөлдірлік — осы қатаң талаптардың жиынтығы алюминий оксиді керамикасын жалғыз мүмкін нұсқа етеді. Мұның бәрінің негізінде мұқият таңдалған және мұқият дайындалған жоғары тазалықтағы алюминий оксиді ұнтағы жатыр.
2. Инфрақызыл терезелер мен жабындар: зымырандар мен детекторлардың «жарқын көздері»
Әскери және аэроғарыш салаларында зымыран іздеушілер және биік таулы, жоғары жылдамдықты көліктердің инфрақызыл анықтау жүйелері қорғаныс қалқанын немесе «терезе» немесе «қаптаманы» қажет етеді. Бұған қойылатын талаптар одан да жоғары: ол жоғары жылдамдықты ауа ағынының эрозиясына және жаңбыр тамшылары мен шаңның әсеріне төтеп бере алатындай берік болуы керек, сонымен қатар ішкі детекторларға сыртқы әлемді «көруге» мүмкіндік беретін белгілі бір толқын ұзындықтарында инфрақызыл сәулені жіберуі керек.
Міне, осы жерде мөлдір немесе мөлдір алюминий оксиді керамикасы тағы да ерекшеленеді. Оның қаттылығы қатал ортаның эрозиясына төтеп беруге жеткілікті, ал инфрақызыл сәулелену қабілеті, әсіресе орта және алыс инфрақызыл диапазондарда өте жақсы. Кең түнгі аспанда ұшып бара жатқан зымыранды елестетіп көріңізші. Оның «көздері» - алюминий оксиді керамикасынан жасалған, ішкі дәлдіктегі оптикалық жүйені қорғайтын және зымыранды нысанаға дәл бағыттайтын қаптама. Бұл ауыр жауапкершілік қарапайым материалдардың мүмкіндіктерінен тыс.
3. Жоғары сапалы субстраттар мен құрылғылар: интегралдық микросхемалардың оптикалық әлемінің «қатты кезеңі»
Технологиялық жетістіктермен жарықдиодтар, лазерлер және оптикалық сенсорлар сияқты құрылғылардың жұмыс істеуі үшін көбінесе өте тұрақты, тегіс, оқшаулағыш және жылу өткізгіш «саты» қажет. Алюминий оксиді керамикалық негіздері бұл үшін өте қолайлы «саты».
Сол сияқты, бұл «сахнаның» сапасы оның «кірпіштерінің» сапасына тікелей байланысты —глинозем ұнтағыҰнтақтың жоғары тазалығы күйдірілген негізде тегіс, айна тәрізді беттің пайда болуына әкеледі, бұл жарықтың шағылысуын және өткізгіштіктің кедергісін азайтады; біркелкі және ұсақ ұнтақ бөлшектері тығыз күйдірілген құрылымды қамтамасыз етеді, тесіктері мен басқа да ақаулары жоқ, бұл тамаша электр оқшаулауы мен жылу өткізгіштігіне әкеледі. Ұялы телефондарымыздағы күрделі схемалар алюминий оксиді керамикалық негіздерінің арқасында пайда болуы мүмкін, дегенмен олар көрінбейді. III. Неліктен олай? Оның ішкі «табыстылығы» туралы әңгімелесейік.
Көптеген қолданылу аясын талқылағаннан кейін, алюминий оксиді ұнтағының неліктен соншалықты ерекше екенін қайта қарастырайық. Түптеп келгенде, бұл оптикалық материалдардың негізгі талаптарына толық сәйкес келетін бірқатар тамаша ішкі қасиеттеріне байланысты:
Басқарылатын оптикалық өнімділік: Ұнтақтың тазалығын, бөлшектердің өлшемін және күйдіру процесін басқару арқылы ультракүлгін, көрінетін және инфрақызыл жолақтардағы соңғы керамикалық өнімнің өткізгіштігі мен сыну көрсеткішін дәл басқаруға болады.
Ерекше механикалық беріктік: Жоғары қаттылық, жоғары беріктік және жоғары беріктік оны серпімді етеді және ұзақ қызмет ету мерзіміне ие етеді.
Тұрақты химиялық қасиеттері: Өте тұрақты, қышқылдармен, сілтілермен, тұздармен және көптеген химиялық заттармен оңай әрекеттеспейді және әртүрлі қатал орталарға төтеп бере алады.
Тамаша термиялық тұрақтылық: 2050℃ жоғары балқу температурасымен және термиялық кеңею коэффициентінің төмендігімен оның пішіні мен өлшемі жоғары температурада өзгеріссіз қалады, сонымен қатар термиялық соққыға жақсы төзімділікке ие (яғни, температураның кенеттен өзгеруінен қорықпайды).
Электр оқшаулауының чемпионы: Оның жоғары кедергісі оны оптоэлектронды интеграцияланған жүйелерде өте маңызды болып табылатын тамаша оқшаулағыш етеді.
Көріп отырғаныңыздай, бұл біріктірілген қасиеттер оны көптеген мамандандырылған оптикалық қолданбаларға арналғандай етіп көрсетеді. Сонымен қатар, сапфир монокристалдары сияқты басқа оптикалық материалдармен салыстырғанда, ұнтақтан мөлдір керамика дайындау шығындарды бақылауда және күрделі пішіндер мен үлкен өлшемді өнімдерді жасауда айтарлықтай артықшылықтар мен икемділік ұсынады. Сондықтан, алюминий оксиді ұнтағын енді бағаламаңыз!