New Ceramic Nanocomposite Demonstrates High IR Transmittance, Thermal Stability

새로운 세라믹 나노 복합물, 높은 IR 투과율, 열 안정성 입증

VLADIVOSTOK, Russia, 2019년 12월 27일 

러시아, 우크라이나 및 중국의 과학자를 포함하는 연구팀은 적외선 (IR) 범위에서 최대 6000nm의 파장으로 70 % 이상의 빛을 투과하는 Y2O3-MgO 미세 입자 복합 세라믹 재료를 개발했습니다.

세라믹 나노 복합물은 IR 범위에서의 작동을 위한 유망한 재료로, 진보된 열 안정성, 열전도도와 기계적 안정성으로도 알려져 있다.

균일한 두 상 분포, Y₂O₃-MgO 나노 복합체의 기계적 및 광학적 특성은 단일 상의 상용 아날로그 인 Y₂O₃와 MgO를 능가합니다. 

Y2O3-MgO의 FESEM 이미지 

복합 세라믹은 1100 ° C (a), 1200 ° C (b), 1250 ° C (c) 및 1300 ° C (d)에서 소결(燒結)

물질은 제어된 입자 크기를 갖는 Y₂O₃와 MgO 나노 분말로 제조되었다. ‘스파크 플라즈마 소결’이라 불리는 빠른 고형화(固形化) 방법을 사용하여 분말을 압축 하였다. 이 과정은 8 분이 걸렸으며 1300 ℃에서 60MPa의 압력 하에서 수행되었다. 이 방법은 과학자들이 확산 물질 전달을 억제하고 임계 크기 (약 400nm) 이상으로 결정입자가 커지는 것을 막는데에 도움이 되었습니다.

FEFU의 연구팀 장인 Denis Kosyanov는 소결 온도가 증가하면 Y₂O₃-MgO 나노 복합체의 IR 투명도가 증가하고 1300 ° C와 1350 ° C 사이에서 최고 값이 달성된다고 말했다. Kosyanov는 “이는 샘플 밀도의 증가, 결정입자의 성장, 결정립 간 경계 길이의 감소 때문이다”라고 말했다. 소결 온도가 높을수록 시스템의 균형이 바뀌고  Y₂O₃와 MgO 입자의 지그재그 구조가 깨지고 소위 비정상적인 입자 성장이 일어납니다.

새로운 재료는 첨단 생산 공정에 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 항공 우주 공학에서 IR 시스템을 위한 실딩 윈도우 (shielding windows 차폐 창) 등을 제조합니다.

출처 : https://www.photonics.com/Articles/New_Ceramic_Nanocomposite_Demonstrates_High_IR/a65410