近期有報(bào)道稱，由遠(yuǎn)東聯(lián)邦大學(xué)的材料科學(xué)家與一個(gè)國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)合作完成了一項(xiàng)壯舉，他們研制的新型納米復(fù)合陶瓷（Ho³⁺:Y₂O₃-MgO）已被設(shè)計(jì)用于在2-6微米中紅外輻射（IR）范圍內(nèi)工作的高容量激光儀器。目前相關(guān)論文已發(fā)表在《國際陶瓷》雜志上。

新型復(fù)合陶瓷SEM圖：總圖（a）和第二相區(qū)（b）

據(jù)了解，處于這個(gè)波長范圍內(nèi)的激光器不會(huì)傷害人類的視力，不僅可用于分子含量的檢測和分子類型的鑒定，還可以實(shí)現(xiàn)分子的成像等，在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、大氣探測和光雷達(dá)等不同經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有眾多應(yīng)用，這也是這項(xiàng)成果如此令人興奮的原因之一。

這種新型光學(xué)陶瓷（Ho³⁺:Y₂O₃-MgO）的原料是在氧化釔納米粉體中加入鈥（Ho³⁺:Y₂O₃）和氧化鎂（MgO），利用自蔓延高溫合成(SHS)技術(shù)制成的。隨后在30MPa的壓力及1300℃的溫度下對(duì)這些粉體使用火花等離子體燒結(jié)（SPS）技術(shù)處理5分鐘就可得到陶瓷樣品。據(jù)悉，這種高速固結(jié)技術(shù)是FEFU和俄羅斯科學(xué)院遠(yuǎn)東分院化學(xué)研究所都十分熱衷使用的一種技術(shù)。

由于新型陶瓷近乎“無孔”的結(jié)構(gòu)及平均晶粒尺寸僅為200納米，因此這種材料具有10.7GPa的高微硬度，且激光器運(yùn)行時(shí)具有耐高溫的特性，同時(shí)還能透過75%以上的中紅外波長（最高6微米）的光。

“在新的文章中，我們展示了基于我們之前開發(fā)的納米復(fù)合陶瓷基體開發(fā)活性激光介質(zhì)的可能性。這次我們的目標(biāo)是為基體選擇一種摻雜離子并優(yōu)化其含量，并測試新的紅外透明復(fù)合材料的發(fā)光特性，以滿足潛在的激光應(yīng)用。在選擇鈥作為合金離子后，我們成功獲得了獨(dú)特的激光特性。”費(fèi)烏理工學(xué)院工業(yè)安全系“先進(jìn)陶瓷材料”科教中心主任Denis Kosyanov說。

Kosyanov補(bǔ)充說：“由于它對(duì)人類視覺是安全的，因此適用于許多領(lǐng)域，如園區(qū)電子學(xué)到3D景觀設(shè)計(jì)。而且在陶瓷基體中加入鈥可以開發(fā)出高濃度的激光介質(zhì)，在不降低其容量的情況下，能夠最大限度地減小激光元件和整個(gè)裝置的尺寸?！?/span>

掃描探針顯微鏡與紅外線照射的結(jié)合：紅外散射型掃描近場光學(xué)顯微鏡

Denis Kosyanov認(rèn)為，如果納米復(fù)合陶瓷要在工業(yè)規(guī)模上使用，其在中紅外范圍內(nèi)的透光能力必須從75%提升到80%。今后，研究人員將重點(diǎn)研究這一任務(wù)。

資料來源：AZoM

粉體圈Coco編譯