PLZT透明铁电陶瓷简介--欢迎报考中国科学院上海硅酸盐研究所
透明陶瓷
泛的用途受到了研究者的极大关注，无论是 性能的提高还是新型透明陶瓷的研究都取得 了很大的发展。但在具体研究和制备过程中 仍然有不少问题存在，尤其是在制备过程中 原有生产工艺比较单一。比如用传统工艺制 备透明氧化铝陶瓷时，大部分制品可能会出 现发灰、发黑的现象。
1.气孔率 2.晶界结构 3.原料与添加剂 4.烧成气氛 5.表面加工光洁度
3.1气孔率
对透明陶瓷透光性能影响最大的因素是气孔
率。普通陶瓷即使具有很高的致密度，往往 也不是透明的，这是因为其中有很多封闭的 气孔。文献指出 ,总气孔率超过1%的氧化物 陶瓷基本是不透明的，因为气孔的折射率非 常低(约为1.0)，这些气孔在光线传播的过程 中会使光线发生多次反射，从而大大降低材 料的透明度。
透明陶瓷
1.简介
2.透明陶瓷的发展 3.影响透明陶瓷性能的主要因素 4.透明陶瓷的研究趋势
1.简介
所谓透明陶瓷就是能透过光线的陶瓷。通常
陶瓷是不透明的，其原因是陶瓷材料内部含 有的微气孔等缺陷对光线产生折射和散射作 用，使得光线几乎无法透过陶瓷体。1959年 通用电气公司首次提出了一些陶瓷具有可透 光性 ,随后美国陶瓷学家 R· LCoble制备得到 透明氧化铝陶瓷证实了这一点
同性的性质，使得其具有优越的透光性能。 氧化钇透明陶瓷在宽广的频率范围内，特别 是在红外区中，具有很高的透光率。由于高 的耐火度，可用作高温炉的观察窗以及作高 温条件应用的透镜。此外，氧化钇透明陶瓷 还可用于微波基板、红外发生器管、天线罩 等。
2.2透明铁电陶瓷
PLZT电光陶瓷是一种典型的透明铁电陶瓷，
对透明陶瓷的研究趋势将是：拓展其性能尽
可能满足不同领域的应用要求；不断改善现 有透明陶瓷的制备工艺；探索如何将其投入 生产，逐步解决生产工艺过程中出现的技术 问题，使得透明陶瓷的工业化生产以及应用 技术趋于成熟。
透明铁陶瓷
一、什么是透明铁电磁材料透明铁电陶瓷诞生于七十年代初，它除了和透明陶瓷家族的其它成员一样，象玻璃般地透明外，还有一般铁电陶瓷的特性。
所谓"透明"就是能透过光线，而且透过它能看清对面的东西。
"铁电陶瓷"就不能依此类推，说它是含铁的陶瓷。
其实一般铁电陶瓷本身并不含铁，尤其是透明铁电陶瓷如果含有少量铁会大大改变它的光学性能，稍多含量的铁就会使它变成完全不透明，"铁电"二字的由来只是因为它具有和铁磁体相对应的一些性能。
其电性与铁磁体的磁性几乎一一对应，人们就称它为铁电体，透明铁电陶瓷只不过是一种透明的多晶铁电体。
目前制得的透明度高、电光性能好的铁电陶瓷是一种锆钛酸铅镧陶瓷。
透明铁电陶瓷的本领很大，它能把电，光，机械形变等几个物理量结合在一起相互发生作用，因而在新技术中有许多奇妙和功能，如用它做成的立体眼镜能在电视机荧光屏上看到有空间三维立体概念的景物，它对电光技术，彩色电视的发展将起很大的促进作用。
铁电陶瓷材料的研究现状和应用2013-08-02 15:33:001、层状铁电陶瓷（1）Bi系目前，研究较多、并且用于制备铁电陶瓷材料的是钙钛矿结构的锆钛酸铅（简称PZT）系列。
此系列的突出优点是剩余极化较大Pr（10~35 μC/cm 2）、热处理温度较低（600℃左右）。
但是随着研究的深入，人们发现，在经过累计的极化反转之后PZT系列性能退化，主要表现在出现高的漏电流和较严重的疲劳问题，另外，铅的挥发对人体也有害。
因此研究和开发性能优良且无铅的铁电陶瓷具有重要的现实意义。
而铋系层状钙钛矿结构材料属于铁电材料类且性能较好又不含铅，因此受到人们的广泛关注。
（2）(Pb,Ba)(Zr,Ti)O3系(Pb,Ba)(Zr,Ti)O3（简称PBZT）系陶瓷与Pb(Zr,Ti)O3(PZT)同属于ABO3型钙钛矿结构，具有较大的电致伸缩应变，在电子微位移动领域已得到广泛应用。
上海硅酸盐研究所_Al_2O_3陶瓷的研究简介
上海硅酸盐研究所β″2Al2O3陶瓷的研究简介Ξ林祖 (中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050)摘 要: 简介了上海硅酸盐研究所多年来对β″2Al2O3陶瓷的研究结果。
内容包括制备工艺和性能研究两部分。
前者涉及原料和稳定剂选择,化学成分和显微结构控制以及烧结工艺等。
后者包括β″2Al2O3陶瓷的吸水性和表面性质以及稀土离子交换的研究。
关键词: β″2氧化铝陶瓷;钠离子导体;制备工艺中图分类号: TQ174 文献标识码:A文章编号:100129731(2004)01201302021 引 言Beta2Al2O3是一大类铝酸盐的总称,它的通式为M2O・x Al2O3,M可为碱金属离子以及Tl+、G a+、H3O+、NH4+等一系列阳离子。
其中以Na2Beta2Al2O3最具实际意义。
Beta2Al2O3一词如无特殊说明,一般指Na2Beta2Al2O3。
Beta2Al2O3是非化学计量化合物,其中的Na2O含量可以在一定范围内变动,随着通式中x的不同而有两种不同的结构:β2 Al2O3和β″2Al2O3,理论式分别为Na2O・11Al2O3和Na2O・5. 33Al2O3。
由于结构上的原因,β″2Al2O3比β2Al2O3有更高的钠离子电导率[1]。
β″2Al2O3在300℃的电导率可达2×10-1～3×10-1S・cm-1,在能源领域中有重要应用,如高能蓄电池、钠热机等。
多年来上海硅酸盐所对β″2Al2O3的制备和性能进行了一系列研究。
2 β″2Al2O3稳定剂的选择[2]β″2Al2O3一般需添加少量添加剂使其稳定。
由于国际上一般以Li2O或MgO作为添加剂,为了比较,研究了二者对β″2 Al2O3陶瓷的β″2Al2O3相的形成、显微结构以及电性能的影响。
研究结果明,与MgO相比,Li2O更有利于β″2Al2O3相的形成,因而添加Li2O的β″2Al2O3陶瓷有较高的电导率,但也较易促进晶粒生长,形成大晶。
功能材料透明陶瓷
第一例透明陶瓷是1962年在美国制备成功的氧化铝透明陶瓷。
氧化铝透明陶瓷是最早投入生产的透明陶瓷材料。将MgO、 ZnO、NiO、La2O3 等添加剂掺入高纯细散的Al2O3 粉末 中压制成型,并在氢气保护下或真空中焙烧,即可完全消除气 孔,制得具有较高透明度的陶瓷材料。
0.透明陶瓷的发展
AlN陶瓷是另一种典型的透明陶瓷,它最早是由美国在20世纪 60年代研发成功,到了90年代其制备工艺和应用技术逐渐得 到发展。氮化铝透明陶瓷表现出硬度较高、热导率较高、电 导率较低、介电损耗较低、热膨胀系数较低、化学稳定性优 良等诸多优异性能。
陶瓷中光散射中心示意图
:(1)由杂质和添加物析出不同相以及烧结过程中残余气孔引起的 散射 (2)由空穴、位错等晶体结构不完整造成的光散射 (3)在晶体具有各相异性情况下，由于在晶界等折射率不连续界 面上产生的反射、双折射显示出的光散射。 图中Sim a、b所示的析出物、残余气孔、晶界等不完整性和组成 的不均匀性引起光散射系数。SOP则为光学各向异性所造成的在 折射率不连续界面的散射系数(图c所示)。
原料的活性不仅与原料的分散状态且与原料的相变或预烧 温度有关, 预烧温度过高则活性降低; 过低则相变转化不完 全, 制品在烧结过程中会产生变形等不良的影响
激光透明陶瓷
透明陶瓷的制备、性能与发展专业：材料制备与加工班级： 081012C1 学号： 0810121535学生姓名：蒋宁2011 年9 月27日摘要：以Y（N·6O、Al（N、（N S和Nd（N为原料，N HC为沉淀剂，以TEOS作为添加剂，采取共沉淀法制备Nd：YAG前驱体分体；前驱体经过1200℃煅烧5小时后，得到分散性好，颗粒近似球形、纯YAG 立方相的Nd：YAG纳米粉体，其平均粒径约为100nm。
煅烧后的粉体压制成素坯，在1700-1800℃煅烧10小时，可获得透光性良好的Nd：YAG激光透明陶瓷，YAG晶粒的平均尺寸为15μm，晶界处和晶粒内没有杂质、气孔存在，无散射中心。
1.5mm厚德样晶在近红外波长为1064nm处透过率为83.5%基本接近与透明Nd：YAG晶体的理论值。
关键词：共沉淀，纳米粉体，钕掺杂钇铝石榴石，透明陶瓷。
Abstract : Neodymium-doped yttrium aluminum garnet(Nd：YAG)precursor powders were fabricated by co-precipitationmethod ,using Y（N·6O、Al（N、（N S and Nd（N as raw materials, N HC asprecipitator, TEOS as sintering additive. After calcining the Nd：YAG precursor at 1200℃for 5h, the well dispersive, spherical pure cubic YAG nano-powders with average particle size of about 100nm were obtained. Subsequently, calcined powders were molded by cold isostatic presses. Transparent ceramics of excellent transmissionwere obtained by sintering Nd：YAG green body at 1700-1800℃for 10h in vacuum. The ceramic crystal grains with average size of about 15μm appear uniformity there is no impurity and core in grain interface and inner-grain. No scattering center can be detected. The transmission of the sample with thickness of 1.5mm is 83.5% at the near infrared wavelength of 1064nm, which is very close to the theoretical value of Nd：YAG single crystal.Key words: co-precipitation; nanopowder; Nd：YAG; transparent ceramic透明陶瓷的制备与性能Nd：YAG单晶具备热导率高、化学稳定性和可工性好的特性，是目前应用广泛的固体激光介质，因其收到杂质分凝系数及尺寸的限制，存在输出功率小和发光效率低等缺点，从而妨碍了单晶的应用，而透明YAG多晶陶瓷具有易制造、成本低、尺寸大、掺杂农奴高、热导率高、耐热冲击性好，可大批量生产、易实现多层和多功能的陶瓷结构等优点，可以作为一种性能优良的激光介质使用，从而可以弥补单晶作为激光工作物质的不足，是一种极有潜力的新型固体激光材料。
压电材料的结构及其性能研究
石英为例,沿(100)的应力会产生极化,而沿(001)的应
力就不会引起极化。 因此,具有压电性能。
! 常见压电材料举例
2.1 常用压电晶体
2.1.1 石英(水晶)
石 英 晶 体 属 32(即 D3) 点 群 ,六 方 晶 胞 的 c 轴
是沿三重轴的,而 a 轴和 b 轴则分别沿着互成 120°
的二重轴。 光线
! 前言
压电材料是一类重要的、 国际竞争极为激烈的 高技术新材料,在信息激光、导航和生物等高技术领 域应用广泛。 压电陶瓷在现代功能陶瓷中占有非常 重要的地位,具有广泛的用途。 自 19 世纪 80 年代居 里 兄 弟 首 先 在 石 英 晶 体 上 发 现 压 电 效 应 后 [1], 压 电 材 料和压电器件的研究和生产发展极为迅速,2000 年 全球压电陶瓷产品销售额约达 30 亿美元以上,近几 年压电陶瓷在全球每年销售量按 15%左右的速度增 长。 压电陶瓷是含高智能的新型功能电子材料,随着 材料及工艺的不断研究和改良, 压电陶瓷的技术应 用愈来愈广,而且随着电子、信息、航空航天高科学 技术领域日新月异的发展, 压电陶瓷材料的制作技 术和应用开发方兴未艾, 将越来越受到人们的关注 和重视。 压电材料按物理结构分类如图 1。
" 压电效应
某些介质在机械力作用下发生电极化和电极 化的变化,这样的性质称为压电效应[4]。 电极化的改 变导致介质与极化方向垂直的两端面出现等量反 号的束缚电荷变化,看起来这是由于压力造成了电
收 稿 日 期 :2005-06-13
压电材料分类如下:
!
!石英(SiO2 )
# #
##酒石酸钾钠(NaKC4 H4 +4H2 O 即 KNT)
PVDF:(CH2CF2)n 形成 链 状 化 合 物 ,n(>10 000) 为聚合度。 从结构分析中得知这种材料中晶相和非 晶相的体积约各占 50%。 PVDF 有 !、"、# 和 $ 四种 常见的晶型。 铁电相只存在于 " 相中。 2.3.2 奇数尼龙
中国科学院上海硅酸盐研究所简介
17、介孔纳米催化剂 、
应用： 应用：汽车尾气处理 特点： 特点： 1、成本低：以每升载体计算，贵金属用量约300－500元，低于目前达到 欧Ⅲ标准40％所需贵金属1100元成本； 2、老化性能衰减率低：经80000公里行车试验，性能衰减率<5%； 3、比表面高，分散性能好，涂覆容易，附着力强：催化剂粉体经500oC 煅烧后比表面积高于100 m2/g,介孔孔径20～30nm；孔容量大于 0.2cm3/g；经过900oC老化处理后比表面积仍保持35m2/g以上，平均 晶粒尺寸小于20nm。 4、性能指标：装车工况排放满足欧Ⅳ排放要求 合作模式：技术入股、技术转让 合作模式 投资规模：500万元 投资规模
10、热释电陶瓷材料 、
应用：红外探测器用于工业设备检测和监控、疾病早期诊断与医疗监控、 消防和海上救援用头盔夜视仪、高速公路和银行夜间安全监视、森林火 灾预警、仓库和重要物资的夜间监控与保卫、执法辑毒和生活小区防范 等领域。
特点：热释电材料是红外探测器的关键敏感元材料。上海硅酸盐研究所 已开发出一系列具有自主知识产权的热释电陶瓷材料产品，曾向国内有 关用户批量提供热释电陶瓷材料，有关器件水平达到或超过日本同类产 品的水平。 合作模式：技术转让、合作开发 投资规模：2000万元
应用领域
航空航天发动机 军用发动机 冶金工业 核工业振动监测 各种仪器、 各种仪器、旋转设备振动 检测和故障监测 汽车工业状态监测 各种振动测振仪 各种仪器、 各种仪器、旋转设备振动 检测和故障监测 汽车工业状态监测 各种振动测振仪 舰艇发动机振动测试 航空航天
高温压电加速度计
常温压电加速度计
－20℃～120℃ ℃ ℃
光纤连接器用套筒
光纤连接器用插芯 阀，泵，密封件 无磁工具
压电用PMNT单晶---介绍
压电⽤PMNT单晶---介绍铁电知识铁电单晶介绍 ⼆⼗世纪的前五⼗年，⼏乎所有的压电材料都是单晶(如压电⽔晶)；后来，五⼗年代的钛酸钡(BTO)陶瓷和六⼗年代锆钛酸铅(PZT)陶瓷因为⾼的压电系数(d33～700pC/N)和机电耦合系数(k33～75%)得以发展，⾃从那时，PZT压电陶瓷就在压电材料领域中占有主要地位了。
⽽⼋⼗年代初，铌镁钛酸铅(PMNT)和铌锌钛酸铅(PZNT)弛豫铁电单晶在<001>⽅向上的超⾼的压电性能(d33～2000pC/N, k33～90%)和超⼤的场致应变(～1.5%)为⼈们所发现，被称为"50年来铁电领域的⼀次激动⼈⼼的⾰命"，这类的弛豫铁电单晶有望成为新⼀代的超声换能器、传感器和驱动器的核⼼压电材料，带来⽔声换能器等的⼤带宽和⾼能量密度，从⽽不仅成为国际上科学研究的热点，也成为各个⼤公司如GE和Philips等进⾏新⼀代压电换能器件研发的核⼼材料。
中国科学院上海硅酸盐研究所，世界范围内⾸次⽤改进的Bridgman法⽣长出了⾼质量的⼤尺⼨弛豫铁电单晶PMNT(Φ55mm×80mm)，⽽且可以⼩批量的规模化⽣产，得到了国际同⾏的密切关注，也使得PMNT单晶成为最有前途的新型压电单晶材料，同时本课题组还可以⽣长其他⽣产⼀系列的弛豫铁电单晶，如铌锌酸铅-钛酸铅(PZNT)单晶、铌铟酸铅-钛酸铅(PINT)单晶、铌镁钪酸铅-钛酸铅(PSMNT)单晶，这些单晶材料都可以按照客户的要求进⾏不同组成、掺杂、加⼯要求(如晶向和⼤⼩)来进⾏制备。
这些单晶具有优异的压电性能，最近⼜发现了其优异的⾮线性光学性能和热释电性能，使得它们不仅可以满⾜应⽤需要成为新⼀代⾼性能压电换能器、⾮线性光学器件和光电探测器件(如红外探测器)的核⼼材料，⽽且还为⼴⼤的科研⼈员提供了良好的研究载体，成为国际上相关领域的研究热点。
伸缩压电模式：d33： 2000 pC/N长度谐振N33： 660 kHz×mm厚度谐振Nt： 1800 kHz×mmk33： 92%kt： 60%g33： 34.2 10-3 Vm/Nε33T： 6600横向长度伸缩压电模式：d31： -2500 pC/N谐振N31： 520 kHz×mmk31： 95%切变压电模式：d15： 6000 pC/N谐振N15： 1200 kHz×mmk15： 97%使⽤温度上限： 80 oC场致应变：线性应变： 0.13%（600V/mm外场）冲击应变： 1.8% （7kV/mm外场）⾮线性光学⽤PMNT单晶---介绍伸缩压电模式：no：2.620（632.8nm）no：2.601电光系数r33：70 pm/Vr13：25 pm/Vrc：44.4 pm/V吸收边：400 nm透过率：70% （⼤于400nm)反射损耗：20％使⽤温度上限：160 oCPMNT单晶密度：8.1 g/cm3 （室温）PMNT单晶尺⼨：晶⽚：单向尺⼨最⼤50mm，双向可达40×40mm 晶块：单向最⼤40mm，三向可达30×30×30mm热释电⽤PMNT单晶---介绍热释电系数：12.8×10-4C/m2K介电常数：500 (1kHz)介电损耗：⼩于0.5% (1kHz)体积⽐热c '：2.5×106J/m3K热扩散系数：3.8×10-7m2/s电流响应优值：5.12×10-10Am/W电压响应优值：0.11 m2/C探测优值：10.2×10-5Pa-1/2使⽤温度上限：80 oC755-83765592⼩周。
特种陶瓷介绍
汽车尾气净化蜂窝陶瓷
4 国内外研究现状
由于先进陶瓷已被广泛应于交通运输、 化工冶金、电子通讯、医疗卫生、广播电 视、海洋开发、能源环保及航空航天等工 业领域，因此，世界各国，尤其是西方发 达国家争相研究、开发和生产先进陶瓷， 无论从新品的开发研制还是到市场占领， 均展开了异常激烈的竞争。
4.1 国外研究动向
目前美国格鲁曼公司正在研究大气层超音速飞机发动
机的陶瓷材料进口、喷管和喷口等部件。美国碳化硅公司 用出S能i3承N4受/Sli2C0制0～造1导30弹0 ℃发、动使机用燃寿起命喷2管00。0h杜的邦陶公瓷司基也复已合研材制 料发动机部件。
4.2 国内研发现状
我国从20世纪50年代开始进行先进陶瓷的研究， 材料以氧化铝陶瓷为主， 60年代为适应我国电子 技术与核技术发展的需要，先进陶瓷的研发获得了 长足展，氧化铍、氧化钙以及其他非氧化物先进陶 瓷不断问世。截至2002年，我国从事先进陶瓷开发 研制的高校、科研院所和生产企业已超过300家， 其中从事功能陶瓷的单位占63. 60%，从事结构陶 瓷的单位占36. 40%。主要分布在江苏、浙江、上 海、山东、天津、北京、福建和广东沿海地区的城 市。西南、西北偏远地区从事先进陶瓷研制的单位 以原来的军工企业为主。
结构陶瓷
陶瓷轴承
蜂窝陶瓷蓄热体
陶瓷坩埚 (耐热堇青石陶瓷)
电子陶瓷
防雷击保护器件－陶瓷气 体放电管
光源陶瓷（插座）
2.1 结构陶瓷
所谓结构陶瓷，是指能作为工程结构材料 使用的陶瓷。是陶瓷材料的重要分支，约占整 个陶瓷市场的25％左右。结构陶瓷以耐高温、 高强度、超硬度、耐磨、抗腐蚀等机械力学性 能为主要特征，因此在冶金、宇航、能源、机 械、光学等领域有重要的应用。在这些应用领 域用非金属代替金属是总的趋势。结构陶瓷大 致分为氧化物系、非氧化物系和结构用的陶瓷 基复合材料。其分类、特性和应用见下表1。
PLZT透明陶瓷的电控光散射效应及其机理研究的开题报告
PLZT透明陶瓷的电控光散射效应及其机理研究的开题报告一、选题背景及研究意义透明陶瓷是一种新型的多功能材料，具有优秀的光学、电学、机械和化学性质等。
PLZT（钛酸铅锆钛镁）是一种典型的透明陶瓷材料，具有很好的光学和电学性能。
由于其在光学和电学中的优异性能，PLZT已被广泛应用于各种传感、激光、电视和显示等领域。
电控光散射是一种可调节的光学现象，通过对材料施加外部电场，可以使其散射光的角度和强度发生变化。
PLZT透明陶瓷由于其晶体结构的特殊性质，在施加电场的作用下也会发生电控光散射效应。
因此，对PLZT透明陶瓷的电控光散射效应及其机理的研究，对于进一步探讨其光学性质及其应用具有重要意义。
二、研究目标和内容本文旨在研究PLZT透明陶瓷的电控光散射效应及其机理，具体目标和内容如下：1. 研究PLZT透明陶瓷在外加电场作用下的光散射变化规律。
2. 探讨PLZT透明陶瓷的电控光散射机理，分析影响电控光散射效应的相关因素。
3. 基于所得到的研究结果，进一步探讨PLZT透明陶瓷在光通信、探测、显示以及传感等方面的应用。
三、研究方法和技术路线1. 实验研究方法：采用光学测试系统，通过纳米级的电极控制外加电场大小，通过测量散射光的角度和强度变化来研究PLZT透明陶瓷在外加电场作用下的光散射特性。
2. 理论分析方法：基于物理学原理和光学模型，分析PLZT透明陶瓷的电控光散射机理，探讨影响电控光散射效应的相关因素。
3. 技术路线：将实验与理论方法相结合，首先进行PLZT透明陶瓷样品的制备和特性测试，然后对样品在外加电场等不同条件下的光散射特性和相应的机理进行分析。
四、可行性和预期成果本文所提出的研究方案，通过将实验与理论相结合，采用先进的技术手段，可行性较高。
预期能在以下方面取得一定的研究成果：1. 发现PLZT陶瓷样品的电控光散射现象。
2. 探究PLZT陶瓷样品的电控光散射机理及其影响因素。
3. 分析PLZT透明陶瓷在光通信、探测、显示以及传感等领域的应用前景。
无机光学透明材料 透明陶瓷
无机光学透明材料——透明陶瓷一、基本概念透明陶瓷（Transparent ceramics）是指采用陶瓷工艺制备的具有一定透光性的多晶材料，又称光学材料。
一般多晶陶瓷的不透明性是由于非等轴晶系的多晶晶粒在排列取向上的随机性，导致晶粒间折射系数不连续，以及晶界效应，气孔等引起的散射等原因所致。
在制备透明陶瓷时，通过采用高纯超细原料，掺入尽可能少的添加剂和工艺上的严格控制，浆砌块石和杂质充分排出并适当控制晶粒尺寸，试制品接近于理理论密度，从而制备出透明陶瓷[1]。
制备透明陶瓷的首要条件是组成陶瓷的单晶体本身是透明的，同时具有高的对称性，一般为立方晶系。
某些非立方晶系的陶瓷材料如六方相的氧化铝，一定条件下可以制的半透明（translucent)陶瓷。
透明陶瓷通常采用压力烧结【包括热压，等离子体压力烧结（SPS)，热等静压（HIP）等】和气氛烧结（包括氢气烧结，氧气烧结和真空烧结等）等方法制备而成。
二、透明陶瓷的种类透明陶瓷的种类按材料体系分为氧化物、氟化物、氮化物、氧氮化物、氧硫化物、硫化物、硒化物等透明陶瓷，随着技术的发展很可能出现更多种类的透明陶瓷的材料体系[2]。
按性能分类，可分为透明结构陶瓷、透明功能陶瓷（包括透明激光陶瓷、透明闪烁陶瓷、透明铁电陶瓷、红外透明陶瓷等）。
（一）按组划分（1）氧化物透明陶瓷氧化物透明陶瓷一般在可见光和近红外波段透明。
这类透明陶瓷已经报道的有等材料，其中以透明到的研究最为成熟。
可用于制作高压钠灯的灯管、微波集成电路用基片、轴承材料以及红外光学元件。
透明氧化铝陶瓷1961年由美国首先研制成功，制作工艺是采用纯度为99.99%、平均尺寸为0.3微米的氧化铝细粉作原料，加入质量分数为0.3%的MgO添加剂，在H2保护的高温电炉中烧成[3-5]。
高压钠灯用透明氧化铝陶瓷在高温下与钠蒸汽不发生作用，却能把90%以上的可见光透出来。
（2）氟化物透明陶瓷主要是CaF和MgF2透明陶瓷，20世纪60年代开始，CaF透明陶瓷主要作为一种激光材料使用。
我国研制出激光透明陶瓷
我国研制出激光透明陶瓷
佚名
【期刊名称】《江苏陶瓷》
【年(卷),期】2007(40)5
【摘要】由中科院上海硅酸盐研究所研制成功的透明陶瓷采用高纯原料，在真空或氢气条件下烧结制成，其相对理论密度通常高达99．99％。
隔着透明陶瓷看报纸，白纸黑字一清二楚。
【总页数】1页(P13-13)
【关键词】透明陶瓷;上海硅酸盐研究所;激光;理论密度;中科院;高纯;氢气
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.758
【相关文献】
1.我国掺钕氧化镧钇激光透明陶瓷实现激光输出 [J],
2.我国研制出可应用于军事用途的激光透明陶瓷 [J],
3.我国自主研制出激光陶瓷 [J], 纯蕾
4.我国研制出激光透明陶瓷 [J],
5.我国研制出激光透明陶瓷尖端技术 [J],
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电畴随 机无序 PLZT铁电透明陶瓷中电畴的形态 (a)未极化 (b)已极化
电畴有序排列； 随外电场转向 而转向。
关键区域：不同方向电畴之间的过渡区域 畴壁—光学折 射率不连续的区域当光入射到这里时，将发生折返；光 被散射，畴壁成为无数的散射中心，使原本透明陶瓷呈现 磨砂玻璃的性状入射光被衰减、屏蔽
PLZT透明陶瓷的电光应用——高速光开关
Collimator +
3 1 Input 3 Output I
OC
4
Coupler 2
PLZT晶 体
2
1
Output II
环形镜结构
由耦合器的同侧两臂连接构成。进入耦合器的光被分为两束，分别沿 顺时针和逆时针方向在环中传播，当两束光再次在耦合器中相遇时， 由其干涉决定光纤环形镜的输出特性，实现对光的调制。
PLZT透明陶瓷的电控光散射效应
最大透过率与 最小透过率之 比：100：1
利用电控光散射的光阀示意图
PLZT透明铁电陶瓷的其它效应
除了电控双折射以及电控光散射效应之外， 不同组成的 PLZT 材料还具有电致伸缩效应、 光致伏特效应、光致伸缩效应等，可根据不 同的效应实现材料的应用。
二、PLZT透明铁电陶瓷的发展和主要应用
PLZT透明铁电陶瓷的电控双折射效应
给各向异性的电介质施加外电场 E后，由于压电效应使晶 格产生畸变，介质的折射率n也随之变化，这种由于外电 场引起的晶体折射率的变化现象称为电控双折射效应。 n与E的关系：n=no+aE+bE2 +
电介质的折射率随外电场成线性变化的（由一次项 aE引起）称为一次电光效应； 折射率与电场成平方关系的（由bE2 项引起）称为二 次电光效应。
不同La含量PLZT材料的电滞回线图
La-concentration(x=)
PLZT(9.5/65/35)透明陶瓷： 透过率达到 68% （样品厚度 0.35mm ， 波长为632.8nm） 极小的剩余极化 二次电光系数为1.3410-16 m2/V2。
PLZT(x/65/35)陶瓷材 料的双折射n
具有一般铁电陶瓷所具有 的铁电、介电、压电特性， 同时又具有一般铁电陶瓷 所不具有的高的光学透过 率和多种电控光学效应， 包括电控双折射效应、电 控光散射效应。
光学透 过特性
在500nm—6000nm波长范围内的光学透过率 可达97-98%（不考虑反射损失）
100
80
Transmittance (%)
60
9.0/65/35 1053nm 98.67% 9.5/65/35 1053nm 99.51% 10.0/65/35 1053nm 99.50%
40
20
0
400
600
800
1000
1200
Wavelength (nm)
PLZT（x/65/35）透明陶瓷及光学透过率 （镀增透膜：：1053 nm）样品厚度：0.4mm0.05mm
光开关
机械模式光开关
优点
消光比大、温度稳定性好、无迟 滞、偏振无关、成本低
不足
体积大、开关速度慢 （毫秒）
电 单晶 光 型 （LiNbO3） 光 开 透明功能陶瓷 PLZT 关
液晶
消光比大(5 db)、加工性好、成 体积大、开关速度慢、 本低 热稳定性差 体积小、开关速度高(纳秒)、消 成本高、加工性能差、 光比大(5 db)、迟滞效应小 工作电压高、偏正相关 工作电压低 开关速度高(纳秒) 消光比大(25 db) 电可调效应多、温度稳定性好 成本低、尺寸大、加工性能好
PLZT透明 陶瓷起源
1971年Haertling和Land用La置换Pb(Ti,Zr)O3中一部 分Pb，首次获得PLZT透明陶瓷。
PLZT透明陶瓷的发展
前期工作以PLZT陶瓷制备技术和组成结构，物理性能以及物理本 质（畴结构）为主要研究内容，揭示钙钛矿型铁电材料的许多物 理本质，如极化机制，相变机理等； 二十世纪末光通讯技术的迅猛发展，引起 PLZT 透明铁电陶瓷新 的研究热潮。集中于材料在光开关、光调制器上的应用研究。国 外研制出基于透明铁电陶瓷的光开关和可变光衰减器。
PLZT透明铁电陶瓷的电控光散射效应
极化了的粗晶粒陶瓷片（晶粒大于3-4m），粗晶粒内 电畴发展形成许多散射中心，散射光的强度随着电场强 度的变化而变化——电控光散射效应。代表： PLZT(7/65/35)，对比度：100:1 利用电场诱导的PLZT铁电-反铁电相转变，使材料在电 场作用下由没有光散射的状态（反铁电）转变到光散射 状态（铁电相）。代表： PLZT(7.6/70/30)，对比度： 20:1
70
40
Palarization (C/cm )
Parization (C/cm )
60
20
x=8.0 x=8.2 x=8.5
60 40
2
Transmittance
50 40 30 20 10 0 300 400 500 600 700 800 900
x=10 x=9.5 x=9.0 x=8.5 x=8.2 x=8.0
Outpu t
LD Grating
Lens
EO
新型电光光束偏转器结构示意图
高相干宽带电光调频外腔半导体激光器结 构方案示意图
四、PLZT透明铁电陶瓷的未来
研究工作重点：性能优化、器件应用
发展基于PLZT透明陶瓷的电光调制技术，实现其在 光纤通信和国防应用激光技术等中x=9.0 x=9.5 x=10.0
2
0
-20
-40 -20 -10 0 10 20
-60
-40
-20
0
20
40
Wavw Length (nm)
E (KV/cm)
E (KV/cm)
PLZT陶瓷的透过率
6 5 4 3 2 1 0 8.4 8.6 8.8 9.0 9.2 9.4 9.6 9.8 10.0 10.2 10.4
PLZT透明陶瓷的电光应用——可变光衰减器（VOA）
内部 结构
光衰减 原理
核心：PLZT电光陶瓷
PLZT透明陶瓷的电光应用——高相干宽带电光调频外腔半 导体激光器 利用PLZT电光陶瓷实现光束偏转，设计叠层式等新型器件 结构，有效降低调谐电压，实现高速、宽带调频 。
Complex Cavity
基于PLZT电光材料光束偏转器
PLZT透明铁电陶瓷的电控双折射效应
四方相结构 线性电光效应
A
A B C
C
四方或菱方相结构 记忆效应
假立方相结构 二次电光效应
PLZT材料的室温相图
不同组成PLZT陶瓷的电滞 回线和电控双折射特性
电控双折射效应应用原理
PLZT透明陶瓷的电控双折射光调制示意图
PLZT透明铁电陶瓷的电控光散射效应
PLZT透明铁电陶瓷
报告内容
一、关于PLZT透明铁电陶瓷
二、PLZT透明铁电陶瓷的发展和主要应用 三、我所研究水平和取得的成果 四、PLZT透明铁电陶瓷的未来
一、关于锆钛酸铅镧（PLZT）透明铁电陶瓷
锆钛酸铅镧
[Pb1-xLax(Zr1-yTiy)1-x/4O3 (abbreviated as PLZT(x/1-y/y))]
材料迟滞效应较大
三、我所研究水平和取得的成果
我所是我国最早从事PLZT透明陶瓷制备与性能研究 的单位，是国内唯一、国际上少数能提供PLZT陶瓷 产品的单位。 已建立起完整的透明铁电陶瓷制备工艺，具有先进 的性能、结构分析仪器。
PLZT透明陶瓷——具有优异光学透过率、铁电特性和电 控双折射效应
PLZT透明陶瓷的主要应用
强闪光
光调制器
光衰减器
光 屏 蔽
激光
光隔离器 光衰减器 等等 电光 效应
光 调 制
光开关
PLZT透明 铁电陶瓷
PLZT透明陶瓷用作光调制器件的优势
响应速度快，纳秒量级；开关动作在微区内（25μm25μm）独立完成，可 用来制备成阵列形式的高灵敏度、高分辨率的元器件，可高度集成。