近期有報道稱，由遠東聯邦大學的材料科學家與一個國際科學家團隊合作完成了一項壯舉，他們研制的新型納米復合陶瓷（Ho³⁺:Y₂O₃-MgO）已被設計用于在2-6微米中紅外輻射（IR）范圍內工作的高容量激光儀器。目前相關論文已發表在《國際陶瓷》雜志上。

新型復合陶瓷SEM圖：總圖（a）和第二相區（b）

據了解，處于這個波長范圍內的激光器不會傷害人類的視力，不僅可用于分子含量的檢測和分子類型的鑒定，還可以實現分子的成像等，在工業、醫學、大氣探測和光雷達等不同經濟領域都有眾多應用，這也是這項成果如此令人興奮的原因之一。

這種新型光學陶瓷（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)技術制成的。隨后在30MPa的壓力及1300℃的溫度下對這些粉體使用火花等離子體燒結（SPS）技術處理5分鐘就可得到陶瓷樣品。據悉，這種高速固結技術是FEFU和俄羅斯科學院遠東分院化學研究所都十分熱衷使用的一種技術。

由于新型陶瓷近乎“無孔”的結構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，且激光器運行時具有耐高溫的特性，同時還能透過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的納米復合陶瓷基體開發活性激光介質的可能性。這次我們的目標是為基體選擇一種摻雜離子并優化其含量，并測試新的紅外透明復合材料的發光特性，以滿足潛在的激光應用。在選擇鈥作為合金離子后，我們成功獲得了獨特的激光特性。”費烏理工學院工業安全系“先進陶瓷材料”科教中心主任Denis Kosyanov說。

Kosyanov補充說：“由于它對人類視覺是安全的，因此適用于許多領域，如園區電子學到3D景觀設計。而且在陶瓷基體中加入鈥可以開發出高濃度的激光介質，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裝置的尺寸。”

掃描探針顯微鏡與紅外線照射的結合：紅外散射型掃描近場光學顯微鏡

Denis Kosyanov認為，如果納米復合陶瓷要在工業規模上使用，其在中紅外范圍內的透光能力必須從75%提升到80%。今后，研究人員將重點研究這一任務。

資料來源：AZoM

粉體圈Coco編譯