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人工培育的藍(lán)寶石也能夠成為重要的光電功能晶體材料,？
2022年05月27日 13:45:31
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：5920
要想培育出“青蓮紫”色藍(lán)寶石這種尚未見到過報道的礦物寶石,，需要在實驗室中以2000℃以上高溫下長時間合成，其中寶石內(nèi)著色元素復(fù)雜,、濃度高,，需要極其昂貴的耐高溫銥金坩堝，工藝技術(shù)復(fù)雜,，成品率低,，成本高昂。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】近日,，南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院光電晶體與器件實驗室解決了晶體培育裝備,、熱場設(shè)計、晶體生長工藝,、色度控制以及缺陷控制等系列關(guān)鍵技術(shù),，成功培育了“青蓮紫”色藍(lán)寶石，原石約15930克拉,。
要想培育出“青蓮紫”色藍(lán)寶石這種尚未見到過報道的礦物寶石,，需要在實驗室中以2000℃以上高溫下長時間合成，其中寶石內(nèi)著色元素復(fù)雜,、濃度高,，需要極其昂貴的耐高溫銥金坩堝，工藝技術(shù)復(fù)雜,，成品率低,，成本高昂。既然培育“青蓮紫”色藍(lán)寶石如此麻煩,，那又為什么要去花費巨大精力呢,？
藍(lán)寶石的礦物學(xué)名稱叫做剛玉，其化學(xué)成分就是三氧化二鋁,，三氧化二鋁的單晶熔點高達(dá)2000多度,、礦物莫氏硬度僅次于鉆石。其實,，藍(lán)寶石不僅僅是名貴的寶石材料,，同時也是重要的光電功能晶體材料，世界第一臺激光器就是采用摻鉻氧化鋁單晶作為激光增益介質(zhì),。
AL2O3是所有氧化鋁中最穩(wěn)定的物相,，其優(yōu)異的穩(wěn)定性與它的晶體結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，并且有著粒度分布均勻,、純度高,、高分散的優(yōu)點。不僅如此，AL2O3顆粒還耐磨損,、良好的電絕緣性、價格低廉且原料豐富,。也正是因為AL2O3具有無比優(yōu)越的物理,、熱學(xué)、光學(xué),、力學(xué)性能,，使之在噴墨打印機(jī)用紙圖層、顯示屏材料,、能源,、汽車、半導(dǎo)體及電腦等領(lǐng)域得到拓展應(yīng)用,。
空燃比傳感器是由部分穩(wěn)定的氧化鋯和氧化鋁基質(zhì)及加熱器組成,，主要是用來檢查發(fā)動機(jī)燃燒過程空氣與燃料比的儀器。氧化鋁覆蓋在氧化鋯傳感元件表面的鉑膜上,，能夠防止廢氣中的雜質(zhì)腐蝕鉑膜,。同時，氧化鋁還能夠被用在制造半導(dǎo)體和大規(guī)模集成電路的襯底材料及液晶顯示器材料,。
控制氧化鋁燒結(jié)體中氣泡殘留量和雜質(zhì)含量,，就能夠獲得無氣孔、高抗彎曲度和抗腐蝕性的氧化鋁陶瓷,。氧化鋁透明陶瓷是第一個實現(xiàn)透明的陶瓷材料,，對可見光和紅外光具有良好的透過性，同時也有著高溫強(qiáng)度大,、耐熱性好,、耐腐蝕性強(qiáng)及電阻率大等特點，能夠被用在高壓鈉燈,、微波集成電路基片,、高強(qiáng)度氣體放電燈的放電管、矯治牙齒用的透明陶瓷托等地方,。
氧化鋁不僅是能用在這些方面,，隨著鋰離子充電電池容量的不斷提高，其內(nèi)部蓄積能量越來越大,，內(nèi)部的溫度就會逐漸升高,，若溫度過高，就會導(dǎo)致負(fù)極隔膜被融化而造成短路,。高純納米氧化鋁的絕緣,、隔熱、耐高溫等特性,，使之能夠用于電池負(fù)極的涂層,。在隔膜上涂一層納米氧化鋁涂層,，就能夠避免電極之間短路，從而提高鋰電池使用的安全性,。
高純氧化鋁這種用途廣泛的無機(jī)材料原料,，隨著其重要性的不斷加強(qiáng)，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求也變得嚴(yán)格,。如何提高我國高純氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量和裝備水平并占領(lǐng)高端市場一直都是我們所需要面臨的主要問題,。這一次“青蓮紫”色藍(lán)寶石的成功培養(yǎng)，不僅僅是解決了晶體培育裝備,、熱場設(shè)計,、晶體生長工藝、色度控制以及缺陷控制等系列關(guān)鍵技術(shù),，提高了高純氧化鋁的質(zhì)量,，更是逐漸縮小我國與國外高純氧化鋁制備技術(shù)的差距，逐漸提高我國高純氧化鋁技術(shù)水平,。高純氧化鋁的研制,，有望更多“綠色”環(huán)境友好新工藝且生產(chǎn)成本低的材料逐漸應(yīng)用在我們的日常生活中。
(資料來源：科技日報,、百科,、知網(wǎng)等)
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