Gốm quang, vật liệu công nghiệp tiên tiến được phát triển để sử dụng trong các ứng dụng quang học.
Các vật liệu quang học có được tiện ích của chúng từ phản ứng của chúng đối với ánh sáng hồng ngoại, quang học và tia cực tím. Các vật liệu quang học rõ ràng nhất là kính, được mô tả trong bài viết thủy tinh công nghiệp, nhưng gốm cũng đã được phát triển cho một số ứng dụng quang học. Bài viết này khảo sát một số ứng dụng này, cả thụ động (ví dụ: cửa sổ, radome, phong bì đèn, sắc tố) và hoạt động (ví dụ, phốt pho, laser, thành phần quang điện).
Thiết bị thụ động
Cửa sổ quang và hồng ngoại
Ở trạng thái tinh khiết của chúng, hầu hết các đồ gốm đều là chất cách điện dải rộng. Điều này có nghĩa là có một khoảng cách lớn giữa các trạng thái bị cấm giữa năng lượng của các mức điện tử được lấp đầy cao nhất và năng lượng của mức không có người cao nhất tiếp theo. Nếu khoảng cách dải này lớn hơn năng lượng ánh sáng quang học, những đồ gốm này sẽ trong suốt về mặt quang học (mặc dù bột và hợp chất xốp của gốm như vậy sẽ có màu trắng và mờ do tán xạ ánh sáng). Hai ứng dụng của gốm sứ trong suốt quang học là cửa sổ cho đầu đọc mã vạch tại siêu thị và cửa sổ hồng ngoại và cửa sổ laser.
Sapphire (một dạng đơn tinh thể của oxit nhôm, Al 2 O 3) đã được sử dụng cho các cửa sổ kiểm tra siêu thị. Nó kết hợp độ trong suốt quang học với khả năng chống trầy xước cao. Tương tự, gốm đa tinh thể đơn tinh thể hoặc hồng ngoại trong suốt như natri clorua (NaCl), kali clorua pha tạp rubidium (KCl), canxi florua (CaF) và florua strontium (SrF 2) đã được sử dụng cho các tia hồng ngoại chống xói mòn, cửa sổ cho thiết bị dò hồng ngoại và cửa sổ laser hồng ngoại. Các vật liệu halogen đa tinh thể này có xu hướng truyền các bước sóng thấp hơn các oxit, kéo dài xuống vùng hồng ngoại; tuy nhiên, ranh giới hạt của chúng và bức xạ tán xạ độ xốp. Do đó, chúng được sử dụng tốt nhất như các tinh thể đơn. Tuy nhiên, như vậy, halogen không đủ mạnh cho các cửa sổ lớn: chúng có thể biến dạng dẻo dưới trọng lượng của chính chúng. Để củng cố chúng, các tinh thể đơn thường được rèn nóng để tạo ra ranh giới hạt sạch và kích thước hạt lớn, không làm giảm đáng kể truyền hồng ngoại nhưng cho phép cơ thể chống biến dạng. Ngoài ra, vật liệu hạt lớn có thể được hợp nhất.
Phong bì đèn
Đèn phóng điện, trong đó các khí kèm theo được cung cấp năng lượng bằng điện áp ứng dụng và do đó được phát sáng, là nguồn sáng cực kỳ hiệu quả, nhưng nhiệt và ăn mòn liên quan đến hoạt động của chúng đẩy gốm quang học đến giới hạn nhiệt hóa của chúng. Một bước đột phá lớn đã xảy ra vào năm 1961, khi Robert Coble thuộc Công ty General Electric ở Hoa Kỳ chứng minh rằng alumina (một đa tinh thể tổng hợp, Al 2 O 3) có thể được thiêu kết với mật độ quang và độ mờ bằng magnesia (magiê oxit, MgO) như một thiêu kết viện trợ. Công nghệ này cho phép xả natri cực nóng trong đèn hơi natri cao áp được chứa trong một vật liệu chịu lửa cũng truyền ánh sáng của nó. Plasma trong vỏ đèn alumina bên trong đạt nhiệt độ 1.200 ° C (2.200 ° F). Phát xạ năng lượng bao phủ gần như toàn bộ quang phổ nhìn thấy được, tạo ra ánh sáng trắng phản chiếu tất cả các màu sắc không giống như đèn hơi natri áp suất thấp, có ánh sáng màu hổ phách phổ biến trong các đường chân trời của các thành phố lớn.
Sắc tố
Ngành công nghiệp màu sắc hoặc bột màu là một ngành công nghiệp truyền thống lâu đời. Các sắc tố hoặc vết bẩn gốm được làm bằng các hợp chất oxit hoặc selenide kết hợp với các nguyên tố kim loại hoặc đất hiếm chuyển tiếp cụ thể. Sự hấp thụ các bước sóng ánh sáng nhất định của các loài này tạo ra màu sắc cụ thể cho hợp chất. Ví dụ, coban aluminate (CoAl 2 O 4) và coban silicate (Co 2 SiO 4) có màu xanh; thiếc-vanadi oxit (được gọi là V-doped SnO 2) và zirconi-vanadi oxit (V-doped ZrO 2) có màu vàng; crôm coban (CoCr 2 O 3) và garnet crom (2CaO · Cr 2 O 3 · 3SiO 2) có màu xanh lá cây; và hematit crom (CrFe 2 O 3) có màu đen. Một màu đỏ thực sự, không có sẵn trong các vật liệu silicat tự nhiên, được tìm thấy trong các dung dịch rắn cadmium sulfide và cadmium selenide (CdS-CdSe).
Các sắc tố bột được kết hợp vào thân gốm hoặc men để truyền màu cho các sản phẩm nung. Độ ổn định nhiệt và độ trơ hóa học trong quá trình bắn là những cân nhắc quan trọng.
