中國粉體網(wǎng)訊 近期，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所李江研究員團(tuán)隊(duì)面向新型法拉第光隔離器的應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)提出并采用兩步燒結(jié)法成功制備了一系列具有高Verdet常數(shù)、高光學(xué)質(zhì)量的石榴石基、燒綠石型和倍半氧化物磁光透明陶瓷，取得了系列進(jìn)展。
磁光材料是磁光器件的關(guān)鍵組成部分。據(jù)中國粉體網(wǎng)編輯了解，當(dāng)一束入射光進(jìn)入具有固有磁矩的物質(zhì)內(nèi)部傳輸或在物質(zhì)界面反射時(shí)，光波的傳播特性，如偏振面、相位或散射特性會(huì)發(fā)生變化，這個(gè)物理現(xiàn)象稱為磁光效應(yīng)。磁光材料就是指在紫外到紅外波段具有磁光效應(yīng)的光信息功能材料。到目前為止，研究最廣泛的磁光材料有磁光玻璃、磁光薄膜、磁光光子晶體、塊狀磁光單晶材料和磁性液體等。
透明陶瓷作為一種重要的無機(jī)非金屬材料，具有熔點(diǎn)高，化學(xué)穩(wěn)定性良好和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域具有特殊的用途。近年來，透明陶瓷作為具有特殊光學(xué)性能的陶瓷材料成為了研究熱點(diǎn)。
此次李江研究員團(tuán)隊(duì)以共沉淀法合成高燒結(jié)活性的納米粉體為原料，利用空氣燒結(jié)結(jié)合熱等靜壓燒結(jié)（HIP）后處理技術(shù)制備了稀土離子摻雜鋱鎵石榴石（RE:TGG）磁光透明陶瓷。該陶瓷在1070nm處的直線透過率均大于80%。RE:TGG陶瓷在633nm處的Verdet常數(shù)約為-143rad·T-1·m-1（比TGG陶瓷/高約5%）。同時(shí)對(duì)TGG磁光陶瓷進(jìn)行服役性能評(píng)估，發(fā)現(xiàn)退火后的TGG陶瓷具有最優(yōu)的熱光性能，當(dāng)輻照功率為180W時(shí)，計(jì)算得到該TGG陶瓷的消光比為42dB。經(jīng)理論計(jì)算，退火后的TGG陶瓷可承受~0.8kW的激光輻照。摻雜稀土離子后，由于熱導(dǎo)率下降以及吸收增強(qiáng)作用，RE:TGG磁光陶瓷的熱致退偏效應(yīng)得到增強(qiáng)。其中Ce:TGG與Tm:TGG磁光陶瓷的性能較為優(yōu)異，理論測算仍可承受~0.65kW的激光輻照。相關(guān)研究成果發(fā)表于J. Adv. Ceram. (2021, 10: 271-278)。
除了稀土離子摻雜鋱鎵石榴石（RE:TGG）磁光透明陶瓷，研究團(tuán)隊(duì)通過反滴共沉淀法合成TAG（鋱鋁石榴石）納米粉體，結(jié)合真空預(yù)燒及熱等靜壓燒結(jié)成功制備了在1064 nm波長處直線透過率為81.6%的TAG磁光陶瓷。燒結(jié)助劑正硅酸乙酯（TEOS）的添加不僅可以提高TAG磁光陶瓷的光學(xué)質(zhì)量，同時(shí)還可以解決鋱離子在空氣退火中的變價(jià)問題，保證了TAG陶瓷具有優(yōu)異的磁光品質(zhì)因子。相關(guān)研究成果發(fā)表于J. Am. Ceram. Soc. (2021, 104: 2116-2124)。
此外該團(tuán)隊(duì)在燒綠石型磁光透明陶瓷、倍半氧化物Ho2O3透明陶瓷等方面也取得了進(jìn)展。
參考來源：
[1] 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所官網(wǎng)
[2] 房旭龍等.磁光材料及其在磁光開關(guān)中的應(yīng)用
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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