近日，京瓷（kyocera）的“精细堇青石”陶瓷镜被首次替代低热膨胀玻璃用于国际空间站（ISS）与地球移动光学站之间光通信实验设备，这赋予了这款“老”陶瓷材料更高价值，也引起了业界对其更多可能的讨论和探索。

堇青石陶瓷镜（京瓷）

低热膨胀玻璃（肖特）

太空中的地球观测卫星与地面站之间的双向数据通信方法是使用无线电波或可见光的光无线通信，可用于获取天气预报、灾害响应和基础设施监控的图像数据等等。随着观测卫星上搭载的传感器的进步，可获得的观测数据量也随之增加，高速、大容量的数据通信对空间基础设施也构成了挑战。激光光通信被视为有效解决方案——它将使数据传输和接收速度比无线电波通信快100倍以上，且容量显著提高。为了通过光通信将数据从卫星传输到特定地面站，需要使用光学镜将光线调整到最佳角度，传统的金属或玻璃镜无法再严酷宇宙环境中保持长期稳定的尺寸精度，堇青石走到了舞台中央。

低热膨胀陶瓷镜利用肋条结构减重

配备京瓷精细堇青石陶瓷镜的低地球轨道安全激光通信终端“SeCRETS”

堇青石（2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂）最突出的便是优异的热稳定性（温度变化时尺寸变化极小）、抗热震性（能经受住快速的温度变化而不容易开裂）以及机械性能（比低热膨胀玻璃高1.5至2倍），常用于工业窑具、催化剂载体。上图的陶瓷镜便是京瓷开发用于替代低热膨胀玻璃的产品，可用于半导体加工设备、三维测量机反射镜等等。而本次则是京瓷与索尼旗下的计算机科学实验室公司联合，将京瓷的陶瓷镜装配于索尼开发的光通信天线（QSOL）中进行验证的实验。

扩展堇青石的可能

1、同步烧结键合——是一种将两个或多个坯体堆叠、烧结并粘合在一起形成整体的加工方法。由于坯体的界面是烧结的，因此形成了一个致密的边界。粘合部分的机械强度或热导率最终与本体部分相当。京瓷有将氧化铝、堇青石、碳化硅陶瓷进行绿色键合的案例。

工艺示意图

2、近净成形F-Molding——是一种将浆料调制后的材料浇铸到产品形状的模具中，然后凝固成型的工艺，可媲美CIP（冷等静压）成型生产的部件甚至拥有更好特性。

3、精密光学组件——比如（integrated stage mirror）用于显微镜或其他光学设备中，比如用于光路的校准和调节，以确保光束能够准确地通过样品并成像，即便集成了样品的温控、湿度控制、电场或磁场的施加等功能，也可以满足减少光路中的误差和偏差。

堇青石小结

堇青石陶瓷已在冶金、汽车、催化、化工以及电子等领域得到了广泛的应用，但我国对于高端制造领域用堇青石陶瓷的开发仍需要向领先企业学习。本次案例从材料看，京瓷将堇青石陶瓷开发成为一种挑战替代低膨胀玻璃的高端材料；从企业实体看，则是京瓷对德国肖特和美国康宁的胜利。正所谓没有低端的材料，只有低端的技术，期待京瓷更期待国内企业能开发出堇青石的更多可能！

粉体圈启东