W powszechnym mniemaniu szkło jest przezroczyste a ceramika, w porcelanie najlepszego gatunku, jedynie przeświecalna. Klasyczna ceramika to materiał polikrystaliczny, nieprzepuszczający światła widzialnego – może być różnokolorowa, ale nie jest przezroczysta. Obecnie pogląd ten należy traktować już jako historyczny.
Stało się to za sprawą grupy materiałów ceramicznych, czyli materiałów nieorganicznych i niemetalicznych w formie polikrystalicznego ciała stałego. Nie są one ciałami amorficznymi jak szkło, a mimo to ich transmisja optyczna pozostaje porównywalna ze szkłem czy monokryształami tegoż materiału. Przed omówieniem konkretnych rodzajów przezroczystych ceramik warto się zastanowić: kiedy ceramika może być przezroczysta? I dlaczego większość ceramik przezroczysta nie jest?
Warunkiem koniecznym przezroczystości w zakresie widzialnym ciała stałego jest brak absorpcji promieniowania widzialnego w objętości danego materiału. W języku kwantowo mechanicznym mówi się, że fotony promieniowania światła widzialnego nie podlegają wymianie energii w obszarze danego ośrodka. Aby wymiana miała miejsce, fotony te nie powinny generować wzbudzeń nośników elektrycznych w obszarze, przez który przechodzą, a przerwa wzbroniona pasma energetycznego danego materiału winna być większa od energii fotonów światła pasma widzialnego, czyli większa od 3 eV.
| dr hab. inż Adam Witek, prof. ICiMB |
||
 Profesor nadzwyczajny w Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Warszawie, kierownik Zakładu Nanotechnologii. Aktualnie specjalizuje się w rozwijaniu technologii wytwarzania ceramiki technicznej z udziałem metod wysokociśnieniowych. Doświadczenie w badaniach wysokociśnieniowych zdobywał w Laboratorium Materiałów Nieorganicznych Schenecteady N.Y. pracując dla General Electric i w Centrum Badań Wysokociśnieniowych PAN, a doświadczenie w zarządzaniu produkcją – jako wiceprezes ds. techniki i rozwoju Kujawskiej Fabryki Manometrów. |
||
| a.witek@icimb.pl |
| STRESZCZENIE: |
| W artykule omówiono warunki konieczne przezroczystości ceramik, sposoby domieszkowania ceramik przezroczystych oraz powstawanie ceramik tlenkowych. Przedstawiono również podział ceramik na optycznie aktywne i bierne, a także zastosowanie ceramik przezroczystych w energetyce termojądrowej. Zamieszczono również opis technologii wytwarzania ceramiki przezroczystej w Zakładzie Nanotechnologii Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych. |
| SUMMARY Transparent ceramics New materials for optic and optoelectronics |
| In the paper the conditions for obtaining transparent ceramics and the method of doping oxide based ceramics are described. The optical classifi cation dividing transparence ceramics in to optically active and passive is presented. Prospects for transparent ceramic applications in the laser nuclear fusion, are suggested. The technology of the manufacturing transparent ceramics, developed in the Nanoceramics Department, is disclosure in details. |
| Pełna treść artykułu jest dostępna w papierowym wydaniu pisma 3/2013. Zapraszamy do składania zamówień na prenumeratę i numery archiwalne. |
Newsletter