Optična keramika, napredni industrijski materiali, razviti za uporabo v optičnih aplikacijah.
Optični materiali koristijo odziv na infrardečo, optično in ultravijolično svetlobo. Najbolj očitni optični materiali so očala, ki so opisana v članku industrijsko steklo, vendar je bila keramika razvita tudi za številne optične aplikacije. Ta članek obravnava več teh aplikacij, tako pasivne (npr. Okna, radomere, ovojnice svetilk, pigmenti) kot aktivne (npr. Fosfor, laserji, elektro-optične komponente).
Pasivne naprave
Optična in infrardeča okna
V svojem čistem stanju je večina keramike izolatorjev s širokim pasom. To pomeni, da obstaja velik razkorak prepovedanih stanj med energijo najvišje napolnjenih nivojev elektronov in energijo naslednje najvišje nezasedene ravni. Če je ta vrzel večja od optične svetlobne energije, bo ta keramika optično prozorna (čeprav bodo praški in porozni kompaktni deli takšne keramike beli in neprozorni zaradi razpršitve svetlobe). Dve aplikaciji optično prozorne keramike sta okna za bralnike črtnih kod v supermarketih in infrardeči radome ter laserski okni.
Safir (monokristalna oblika aluminijevega oksida, Al 2 O 3) je bil uporabljen za prodajo oken v supermarketih. Združuje optično preglednost z visoko odpornostjo na praske. Podobno so monokristalno ali infrardeče prozorno polikristalno keramiko, kot so natrijev klorid (NaCl), kalijev klorid, dopiran z ruidijem, kalcijev fluorid (CaF) in stroncijev fluorid (SrF 2), uporabljeni za erozijsko odporne infrardeče radomere, okna za infrardeče detektorje in infrardeče lasersko okno. Ti polikristalni halogenidni materiali ponavadi prenašajo nižje valovne dolžine kot oksidi in segajo do infrardečega območja; vendar njihove meje zrnja in poroznost razpršijo sevanje. Zato jih najbolje uporabimo kot enojne kristale. Vendar pa so halidi za velika okna premalo močni: plastično se lahko deformirajo pod lastno težo. Da bi jih okrepili, so enojni kristali običajno vroče kovani, da povzročijo čiste meje zrn in velike velikosti zrn, ki ne zmanjšajo občutno infrardečega prenosa, ampak telesu omogočajo, da se upira deformaciji. Druga možnost je, da se zrnatost material lahko zliva.
Ovojnice za svetilke
Električne sijalke, v katerih so zaprti plini, ki jih napaja napetost in s tem svetijo, so izredno učinkoviti svetlobni viri, vendar toplota in korozija, ki sta vključeni v njuno delovanje, optično keramiko potisneta do svojih termokemičnih meja. Večji preboj se je zgodil leta 1961, ko je Robert Coble iz General Electric Company v ZDA pokazal, da je glinica (sintetični polikristalinik, Al 2 O 3) lahko sintrana do optične gostote in prosojnosti z uporabo magnezija (magnezijev oksid, MgO) kot pripomoček za sintranje. Ta tehnologija je omogočala, da se izredno vroči izpust natrija v visokotlačni natrijevi žarnici nahaja v ognjevzdržnem materialu, ki je prenašal tudi svojo svetlobo. Plazma znotraj notranje žarnice z glinico doseže temperature od 1.200 ° C (2.200 ° F). Emisija energije pokriva skoraj celoten vidni spekter, kar ustvarja svetlo belo svetlobo, ki odseva vse barve - za razliko od žarnice z nizkotlačno natrijevo paro, katere jantar jantarja je pogost v večjih mestih.
Pigmenti
Keramična barva ali pigmentna industrija je dolgoletna, tradicionalna industrija. Keramični pigmenti ali madeži so izdelani iz oksidnih ali selenidnih spojin v kombinaciji s specifičnimi elementi kovine ali redko zemljo. Te vrste absorbirajo določene valovne dolžine svetlobe tej spojini dajejo posebne barve. Na primer, kobaltov aluminat (premogov 2 O 4) in kobaltov silikat (Co 2 SiO 4) so modre barve; kositer vanadij oksida (znan kot-V dopirane SnO 2) in cirkonijevega vanadij oksida (-V dopirane ZRO 2) so rumene barve; kobalt kromita (CoCr 2 O 3) in kroma granat (2CaO · Cr 2 O 3 · 3SiO 2) so zeleni; kromov hematit (CrFe 2 O 3) pa je črn. Resnično rdeča barva, ki je na voljo v naravnih silikatnih materialih, najdemo v trdnih raztopinah kadmijevega sulfida in kadmijevega selenida (CdS-CdSe).
Pigmenti v prahu se vgradijo v keramična telesa ali glazure, da dajo barvi vžgano posodo. Toplotna stabilnost in kemična inertnost med kurjenjem sta pomembna vprašanja.
