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          宜昌為什(shi)麼氧化鎂越來越火?來聽聽研究員怎麼說(shuo)?

          發表時間:2023-08-08 訪問量:7109

          宜昌氧化鎂(MgO)是一種白色精細(xi)陶瓷粉末(mo),除了(liao)可以自身(shen)燒結(jie)製成MgO陶瓷,還可以與其他化合物合成、複合或者作為添加劑,製成高性(xing)能陶瓷或晶體。MgO的典(dian)型(xing)應用場景(jing)如下:

          一、作為主要成分的典(dian)型(xing)應用

          1. MgO透明陶瓷

          MgO透明陶瓷(規格:CGC-1)具有低密度、耐高溫、高絕緣、優異(yi)的力學(xue)性(xing)能、較(jiao)高的紅外透過率、良(liang)好的化學(xue)穩定(ding)性(xing)和較(jiao)低的發射率等優點(dian),是一種高性(xing)能紅外窗(chuang)口和傳(chuan)感器保(bao)護材料等[1]。

          2. MgAl2O4透明陶瓷

          MgAl2O4透明陶瓷具有幾乎覆(fu)蓋(gai)紫外到紅外區域(190nm<λ<6000nm)的優良(liang)光學(xue)透過率,還具有高硬度、高強度、耐高溫、低輻射率、耐砂蝕雨蝕和抗衝(chong)擊(ji)等優點(dian),已在透明裝(zhuang)甲、導彈窗(chuang)口和整流罩等領域實(shi)現廣泛應用[2]。MgAl2O4由MgO(規格:GFS-1)和Al2O3按(an)化學(xue)計量比1:1反應而成,MgO質量占比為28.2%。

          3. Co2+摻雜MgAl2O4晶體

          Co2+摻雜的鎂鋁(lv)尖(jian)晶石(Co:MgAl2O4)晶體是用於近(jin)紅外區域工(gong)作的無源(yuan)調Q固態激光器的有效材料,通過它的被(bei)動調Q作用產生的高峰值功率脈(mai)衝(chong)激光具有人眼傷害小、穿透能力強、傳(chuan)輸損耗(hao)小和光電對抗能力強等特點(dian),可廣泛應用於空間光通信、戰場快(kuai)速測(ce)距以及無人設(she)備的激光雷達(da)等領域。Co2+摻雜MgAl2O4晶體中99.995%高純MgO(規格:CGC-1)質量占比與MgAl2O4透明陶瓷相近(jin)。

          4. MgO-Y2O3複相陶瓷

          利用MgO(規格:GFS-1)和納米Y2O3之間存在的“釘紮效應”來相互抑製晶粒(li)生長,可製備出力學(xue)性(xing)能高於單相,光學(xue)透過率不遜(xun)於單相的MgO-Y2O3複相陶瓷,可用於製造透明裝(zhuang)甲、導彈頭罩、高溫觀察窗(chuang)口以及航空窗(chuang)口等[4]。在MgO-Y2O3複相陶瓷中MgO與Y2O3的體積比通常為1:1,換算成質量MgO大約占比為41.7%。

          5. MgO係微(wei)波介質陶瓷

          隨著移動通信,衛星通信技術的更(geng)新迭代,人們對於通信時頻段的要求(qiu)越來越高,使得低介高Q陶瓷成為研究熱點(dian)。一方麵,MgO陶瓷本身(shen)具有優越的介電性(xing)能(εr=9.1,tanδ<1.6×10-6),是一種理想(xiang)的5G通訊用微(wei)波介質基板材料[5]。另一方麵,MgO-TiO2係(主要為MgTiO3)微(wei)波介質陶瓷由於具有優異(yi)的介電性(xing)能,在諧振(zhen)器和濾(lv)波器等電子(zi)元器件(jian)中有著重(zhong)要的應用前(qian)景(jing)。MgTiO3由MgO(規格:GFS-2)和TiO2按(an)化學(xue)計量比1:1反應而成,MgO質量占比為33.3%。

          二、作為添加劑的典(dian)型(xing)應用

          1. 作為高性(xing)能陶瓷散(san)熱基板的燒結(jie)助劑

          隨著高鐵、航空航天及軍(jun)工(gong)領域的大功率電子(zi)器件(jian)朝著高溫、高頻和高集成度等方向發展,高效散(san)熱成為迫切需求(qiu)。大功率器件(jian)通過陶瓷覆(fu)銅板實(shi)現與外界(jie)的熱交(jiao)換。目(mu)前(qian)主流的陶瓷基板有Si3N4、AlN和Al2O3三種,都需要采用MgO(規格:GFS-1)作為燒結(jie)助劑。尤(you)其是對於綜(zong)合性(xing)能的Si3N4陶瓷,為避免Al2O3作為助劑產生的晶格缺(que)陷增加聲子(zi)散(san)射,MgO(規格:GFS-1)成為製備高導熱Si3N4陶瓷的燒結(jie)助劑,其使用量約為3%。

          2. MgAl2O4透明陶瓷

          MgAl2O4透明陶瓷具有幾乎覆(fu)蓋(gai)紫外到紅外區域(190nm<λ<6000nm)的優良(liang)光學(xue)透過率,還具有高硬度、高強度、耐高溫、低輻射率、耐砂蝕雨蝕和抗衝(chong)擊(ji)等優點(dian),已在透明裝(zhuang)甲、導彈窗(chuang)口和整流罩等領域實(shi)現廣泛應用[2]。MgAl2O4由MgO(規格:GFS-1)和Al2O3按(an)化學(xue)計量比1:1反應而成,MgO質量占比為28.2%。

          3. Co2+摻雜MgAl2O4晶體

          Co2+摻雜的鎂鋁(lv)尖(jian)晶石(Co:MgAl2O4)晶體是用於近(jin)紅外區域工(gong)作的無源(yuan)調Q固態激光器的有效材料,通過它的被(bei)動調Q作用產生的高峰值功率脈(mai)衝(chong)激光具有人眼傷害小、穿透能力強、傳(chuan)輸損耗(hao)小和光電對抗能力強等特點(dian),可廣泛應用於空間光通信、戰場快(kuai)速測(ce)距以及無人設(she)備的激光雷達(da)等領域。Co2+摻雜MgAl2O4晶體中99.995%高純MgO(規格:CGC-1)質量占比與MgAl2O4透明陶瓷相近(jin)。

          4. MgO-Y2O3複相陶瓷

          利用MgO(規格:GFS-1)和納米Y2O3之間存在的“釘紮效應”來相互抑製晶粒(li)生長,可製備出力學(xue)性(xing)能高於單相,光學(xue)透過率不遜(xun)於單相的MgO-Y2O3複相陶瓷,可用於製造透明裝(zhuang)甲、導彈頭罩、高溫觀察窗(chuang)口以及航空窗(chuang)口等[4]。在MgO-Y2O3複相陶瓷中MgO與Y2O3的體積比通常為1:1,換算成質量MgO大約占比為41.7%。

          5. MgO係微(wei)波介質陶瓷

          隨著移動通信,衛星通信技術的更(geng)新迭代,人們對於通信時頻段的要求(qiu)越來越高,使得低介高Q陶瓷成為研究熱點(dian)。一方麵,MgO陶瓷本身(shen)具有優越的介電性(xing)能(εr=9.1,tanδ<1.6×10-6),是一種理想(xiang)的5G通訊用微(wei)波介質基板材料[5]。另一方麵,MgO-TiO2係(主要為MgTiO3)微(wei)波介質陶瓷由於具有優異(yi)的介電性(xing)能,在諧振(zhen)器和濾(lv)波器等電子(zi)元器件(jian)中有著重(zhong)要的應用前(qian)景(jing)[6]。MgTiO3由MgO(規格:GFS-2)和TiO2按(an)化學(xue)計量比1:1反應而成,MgO質量占比為33.3%。

          二、作為添加劑的典(dian)型(xing)應用

          1. 作為高性(xing)能陶瓷散(san)熱基板的燒結(jie)助劑

          隨著高鐵、航空航天及軍(jun)工(gong)領域的大功率電子(zi)器件(jian)朝著高溫、高頻和高集成度等方向發展,高效散(san)熱成為迫切需求(qiu)。大功率器件(jian)通過陶瓷覆(fu)銅板實(shi)現與外界(jie)的熱交(jiao)換。目(mu)前(qian)主流的陶瓷基板有Si3N4、AlN和Al2O3三種,都需要采用MgO(規格:GFS-1)作為燒結(jie)助劑。尤(you)其是對於綜(zong)合性(xing)能的Si3N4陶瓷,為避免Al2O3作為助劑產生的晶格缺(que)陷增加聲子(zi)散(san)射,MgO(規格:GFS-1)成為製備高導熱Si3N4陶瓷的燒結(jie)助劑,其使用量約為3%。

          2. 作為Al2O3、YAG和AlON等透明陶瓷的燒結(jie)助劑

          Al2O3、YAG和AlON等透明陶瓷,都具有力學(xue)性(xing)能好、化學(xue)性(xing)質穩定(ding)和優異(yi)的光學(xue)透過性(xing),廣泛用於照(zhao)明、光學(xue)與醫用儀器、裝(zhuang)甲和紅外探(tan)測(ce)等諸多(duo)領域。MgO(規格:GFS-1)作為助劑可以顯著降(jiang)低固相反應溫度,拖拽晶界(jie)遷移速度,排出氣孔,促進致密化;通過釘紮效應抑製晶界(jie)遷移,避免晶粒(li)異(yi)常長大,優化力學(xue)性(xing)能。MgO在此類透明陶瓷中的添加量比較(jiao)低(<1%),但其分散(san)性(xing)卻非常重(zhong)要。

          3. 作為ZTA耐磨(mo)陶瓷的燒結(jie)助劑

          Al2O3和ZrO2都具有耐高溫、耐磨(mo)損和較(jiao)好的生物相容性(xing)等特性(xing)。以ZrO2增韌Al2O3製備ZTA納米複相陶瓷,可揚長避短,充分發揮其集成優勢,在航空航天、發動機耐磨(mo)部件(jian)及人工(gong)股(gu)骨球(qiu)頭等方麵具有重(zhong)要應用。MgO(規格:GFS-1)在ZTA陶瓷中的致密化及晶粒(li)細(xi)化機製與其在Al2O3中類似,其使用量約為2%。

          4. 作為LiNbO3晶體添加劑

          摻鎂铌酸鋰(MgO:LiNbO3)晶體,在激光器中的NCPM倍頻、混頻和光參量振(zhen)蕩(OPO)的應用中有其獨有的優勢,被(bei)廣泛地應用於光參量振(zhen)蕩、光參量放大(OPA)、準(zhun)相位(wei)匹配及集成光波導中[12]。使用99.995%高純MgO(規格:CGC-1)的摻入(ru)可以調控LiNbO3的居裏溫度,其摻雜量通常低於5mol%,換算成質量約低於1.4%。


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