书城童书无处不在的数学(人生解密)
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第52章 展示陶瓷新容的透明陶瓷

陶瓷作为理想的绝缘材料,在电力和电子行业有广泛应用,与玻璃相比较,陶瓷的强度高,耐火性好,能抵抗化学腐蚀,能经受放射性物质的强烈辐照。但传统的陶瓷不透明,以致许多场合,特别是在照明电器上无法应用。因此,在20世纪50年代,如何使陶瓷透明化成了一个及需攻克的难关。

美国通用电器公司的陶瓷专家发现,陶瓷不透明的主要原因是陶瓷中存在许多微小气孔,当一束光线照射到陶瓷表面时,微气孔由于对光线具有很强的散射能力,把大部分光线散射到四面八方,最后被陶瓷所吸收。为了赶走横在光线前进道路上的“拦路虎”——微气孔,专家们采取了三项技术措施:首先,烧制陶瓷所用的原料要有很高的纯度和细度,而且颗粒要均匀;其次,加入少量的氧化镁作添加剂,来减慢陶瓷结晶过程中晶粒长大的速度,以便通过晶粒边界的缓慢移动,把微气孔赶出;第三,在加热炉中通入氢气,因为氢气分子较小,易于将坯体中的空气置换出来,而在烧治过程中又容易通过晶格扩散到晶界,最后被彻底排除。通过精心的实验,科布尔及其助手们于1957年制成了世界上第一块完全透明的氧化铝陶瓷,宣告了透明陶瓷的诞生自从第一块透明氧化铝陶瓷诞生以来,透明陶瓷家族真是人丁兴旺,成员已发展到几十位。氧化物陶瓷有氧化铝、氧化镁、氧化钇、氧化钍等透明陶瓷;复合氧化物陶瓷类有铝镁尖晶石、锆钛酸铅镧透明铁电陶瓷;非氧化物陶瓷类有氟化镁、萤石、氟化镧等透明陶瓷。这些透明陶瓷可用于高压钠灯的发光管、光学滤光片和光学检波器基料、高温炉窗口、原子能反应堆的中心减速剂和反射剂及激光物质等。除了上述能透过可见光的透明陶瓷外,还有能透过红外线的陶瓷,如硫化锌、硒化锌、碲化镉、砷化镓等透红外陶瓷,可用于火箭导弹及宇航器的红外窗口和整流罩、红外输出器钟罩、红外发生器管壳、红外透镜及激光工作物质等。