远东联邦大学（FEFU）与化学研究所（FEB-RAS）、单晶研究所（乌克兰）和中科院上硅所合作，开发出了Y₂O₃-MgO纳米复合陶瓷。这种新材料可用于现代高科技生产过程中，例如用于制造航空航天工程中红外系统的屏蔽窗。相关文章发表在《国际陶瓷》杂志上。

基于等离子放电烧结工艺，Y₂O₃-MgO纳米陶瓷具有先进的光学、热物理和力学性能（热稳定性、导热性、硬度等）。在这些参数上，Y₂O₃-MgO纳米陶瓷超过了单相工业Y₂O₃和MgO陶瓷，未来在微电子、照明技术和放射化学等领域中均广泛应用。

“为了开发两相均匀分布的Y₂O₃-MgO纳米陶瓷，我们必须解决Y₂O₃和MgO纳米粉末中颗粒接触点均匀分布的复杂问题。为此，我们采用了自蔓延合成硝酸甘氨酸的方法。由于采用了过量甘氨酸的反应体系，短时间内生成了大量的成核中心，达到了Y₂O₃和MgO纳米颗粒尺寸的均匀性。在合成复合纳米粉体的过程中，由于排放出大量的气体，保证了颗粒的分离，有效防止粉体的聚集。”FEFU研究团队负责人丹尼斯·科西亚诺夫（Denis Kosyanov）说，“在烧结过程中，压坯整体温差被减小到最小。”

据介绍，Y₂O₃-MgO陶瓷纳米复合材料具有1:1相体积比的交错结构，平均晶粒尺寸250nm，显微硬度11gpa以上，在红外波段的透光率超过70%，波长可达6000纳米，在红外波段的应用开发极具潜力。

1100（a）、1200（b）、1250（c）和1300℃（d）烧结Y₂O₃-MgO复合SPS陶瓷的FESEM图像

Ps：

等离子放电烧结工艺在1300℃的温度和60兆帕的压力下进行。该工艺有利于抑制扩散传质，防止晶粒生长超过临界尺寸（400nm）。

由于样品密度增加、晶粒长大和晶界长度减小，Y₂O₃-MgO纳米复合材料的红外透过率随烧结温度的升高而增加，在1300-1350℃时达到最高值。在较高的烧结温度下，Y2O3和MgO晶粒的交错结构被破坏，并且发生了所谓的异常晶粒生长。

论文链接：https://scitechdaily.com/ceramic-materials-developed-that-are-transparent-to-infrared/

粉体圈 编译