Zr掺杂Gd₂O₃-MgO复合陶瓷

中红外高透光

一种用于中红外波段的双相透明陶瓷，Zr掺杂抑制相变并细化晶粒，实现宽波段高透光。

Zhang, Buhao · 陈鹤拓 · 邾强强 · Zhaomin, Yin · 刘鹏 · Zhang, Junyu · Liu, Yutao · Tian, Run · 毛小建 · 章健 · 王士维

Journal of the European Ceramic Society 2023

具体参数

透过率

{'zh': '78.3–85.6', 'en': '78.3–85.6'} %

晶格参数

{'zh': '10.7516', 'en': '10.7516'} Å

折射率

{'zh': '1.87–1.80', 'en': '1.87–1.80'}

技术优势

相变被抑制

Zr掺杂稳定了立方相Gd₂O₃，避免了单斜相变，因此坯体在加热到1400 °C过程中收缩平稳，而不是急剧收缩。

晶粒长大被抑制

Zr元素偏析在Zr-Gd₂O₃晶界处，通过钉扎效应阻止晶粒长大，有助于获得细晶组织，减少散射。

透过率达到理论预期

致密ZGM陶瓷在3–5 µm波段测得78.3%–85.6%的透过率，与根据折射率计算的透过率一致，表明缺陷很少。

折射率更低

Zr-Gd₂O₃在3–5 µm的折射率为1.87–1.80，低于单斜Gd₂O₃，有利于与MgO匹配，减少界面散射。

应用场景

• 红外光学窗口：在3–5 µm波段透过率超过78%，可用作红外窗口材料。
• 红外热成像：高透过率保证红外辐射有效传输，提升热成像清晰度。
• 中红外传感器：低损耗透过中红外信号，可用作传感器窗口或透镜。