✖


Jump to content

Прозрачная керамика

Прозрачная керамика из шпинели (MgAl 2 O 4 ) традиционно используется для таких применений, как окна для высокоэнергетических лазеров, благодаря ее превосходной передаче в видимых длинах волн и средневолновом инфракрасном диапазоне (0,2–5,0 мкм) в сочетании с выбранными материалами – источник: ВМС США. Исследовательская лаборатория [ нужна ссылка ]

Многие керамические материалы , как стеклообразные, так и кристаллические, нашли применение в качестве оптически прозрачных материалов в различных формах: от объемных твердотельных компонентов до форм с большой площадью поверхности, таких как тонкие пленки, покрытия и волокна. [1] Такие устройства нашли широкое применение для различных применений в электрооптической области, включая: оптические волокна для направленной передачи световых волн, оптические переключатели , лазерные усилители и линзы , хосты для твердотельных лазеров и материалы оптических окон для газовых лазеров, а также инфракрасные (ИК-лазеры). ) устройства теплового наведения для систем наведения ракет и ИК ночного видения . [2] В коммерческих и общих областях знаний общепринято, что прозрачная керамика или керамическое стекло представляют собой разновидности упрочненного стекла, такого как те, которые используются для стекла экрана на iPhone. [3]

В то время как монокристаллическая керамика может быть в значительной степени бездефектной (особенно в пределах пространственного масштаба падающей световой волны), оптическая прозрачность поликристаллических материалов ограничена количеством света, рассеиваемого их микроструктурными особенностями. Таким образом, величина рассеяния света зависит от длины волны падающего излучения или света. [4]

Например, поскольку видимый свет имеет длину волны порядка сотен нанометров , центры рассеяния будут иметь размеры в аналогичном пространственном масштабе. Большинство керамических материалов, таких как оксид алюминия и его соединения, состоят из мелких порошков, образующих мелкозернистую поликристаллическую микроструктуру , наполненную центрами рассеяния, сравнимыми с длиной волны видимого света . Таким образом, они, как правило, непрозрачны в отличие от прозрачных материалов . Однако новейшие нанотехнологии сделали возможным производство (поли)кристаллической прозрачной керамики , такой как оксид алюминия Al 2 O 3 , оксид алюминия иттрия (YAG) и легированный неодимом Nd:YAG . [5] [6] [7] [8] [9] [10]

Введение

[ редактировать ]
Синтетический сапфир – монокристаллический оксид алюминия (сапфир – Al 2 O 3 ) – прозрачная керамика.

Прозрачная керамика в последнее время приобрела высокий интерес и известность. Основные области применения включают лазеры и режущие инструменты, прозрачные броневые окна, приборы ночного видения (ПНВ) и носовые обтекатели ракет с тепловым наведением. Доступные в настоящее время прозрачные для инфракрасного (ИК) материалы обычно демонстрируют компромисс между оптическими характеристиками и механической прочностью. Например, сапфир (кристаллический оксид алюминия) очень прочен, но ему не хватает полной прозрачности в среднем ИК-диапазоне 3–5 микрометров. Иттрий полностью прозрачен (3–5 микрометров), но ему не хватает прочности, твердости и термостойкости для высокопроизводительных аэрокосмических применений. Неудивительно, что комбинация этих двух материалов в виде иттрий-глиноземного граната ( ИАГ ) оказалась одной из лучших в этой области. [2]

В 1961 году General Electric начала продавать прозрачные лампы Lucalox из оксида алюминия. [11] В 1966 году GE анонсировала керамику, «прозрачную как стекло», под названием Yttralox. [12] В 2004 году Анатолий Розенфланц и его коллеги из 3M использовали метод «пламенного напыления» для легирования оксида алюминия (или глинозема) оксидами редкоземельных металлов с целью производства высокопрочной стеклокерамики с хорошими оптическими свойствами. Этот метод позволяет избежать многих проблем, возникающих при традиционном формовании стекла, и может быть распространен на другие оксиды. Эта цель была легко достигнута и подробно продемонстрирована в лабораториях и исследовательских центрах по всему миру с использованием новых методов химической обработки, включающих методы золь-гель -химии и нанотехнологий . [13] [14] [15] [16] [17]

Многие керамические материалы, как стекловидные, так и кристаллические, нашли применение в качестве основы для твердотельных лазеров и в качестве материалов оптических окон для газовых лазеров. Первый работающий лазер был создан Теодором Х. Мейманом в 1960 году в исследовательских лабораториях Хьюза в Малибу, который имел преимущество перед другими исследовательскими группами, возглавляемыми Чарльзом Х. Таунсом из Колумбийского университета , Артуром Шавлоу из Bell Labs и Гулдом из TRG (Технический институт). исследовательская группа). Мейман использовал твердотельный синтетический рубин со световой накачкой для получения красного лазерного света с длиной волны 694 нанометра (нм). Синтетические рубиновые лазеры используются до сих пор. [18] [19] И сапфиры, и рубины представляют собой корунд , кристаллическую форму оксида алюминия (Al2O3).

Кристаллы

[ редактировать ]

Рубиновые лазеры состоят из монокристаллических стержней из сапфирового оксида алюминия (Al 2 O 3 ), легированных небольшой концентрацией хрома Cr, обычно в диапазоне 0,05%. Торцевые поверхности тщательно отполированы и имеют плоскую и параллельную конфигурацию. ИАГ, легированный неодимом (Nd:YAG), оказался одним из лучших материалов для твердотельных лазеров. Его неоспоримое доминирование в широком спектре лазерных применений определяется сочетанием высокого сечения излучения с длительным временем жизни спонтанного излучения, высоким порогом разрушения, механической прочностью, теплопроводностью и низкими тепловыми искажениями пучка. Тот факт, что выращивание кристаллов Nd:YAG по методу Чохральского представляет собой отработанную, легко воспроизводимую и относительно простую технологическую процедуру, значительно увеличивает ценность материала.

Лазеры Nd:YAG используются в производстве для гравировки, травления или маркировки различных металлов и пластмасс. Они широко используются в производстве для резки и сварки стали и различных сплавов. Для автомобильной промышленности (резка и сварка стали) уровни мощности обычно составляют 1–5 кВт. [20] Кроме того, Nd:YAG-лазеры используются в офтальмологии для коррекции помутнения задней капсулы - состояния, которое может возникнуть после операции по удалению катаракты , а также для периферической иридотомии у пациентов с острой закрытоугольной глаукомой , где она заменила хирургическую иридэктомию . Лазеры Nd:YAG с удвоенной частотой (длина волны 532 нм) используются для панретинальной фотокоагуляции у пациентов с диабетической ретинопатией . В онкологии лазеры Nd:YAG можно использовать для удаления рака кожи . [21] Эти лазеры также широко используются в области косметической медицины для лазерной эпиляции и лечения мелких сосудистых дефектов, таких как сосудистые звездочки на лице и ногах. Недавно использовался для лечения целлюлита, редкого кожного заболевания, обычно возникающего на волосистой части головы. При гистероскопии в области гинекологии лазер Nd:YAG используется для удаления маточных перегородок внутри матки. [22] В стоматологии лазеры Nd:YAG используются при на мягких тканях операциях полости рта .

В настоящее время мощные лазеры из неодимового стекла размером с футбольное поле используются для инерционного термоядерного синтеза , исследований ядерного оружия и других энергии . с высокой плотностью физических экспериментов

Очки

[ редактировать ]

Стекла (некристаллическая керамика) также широко используются в качестве материалов-основ для лазеров. По сравнению с кристаллическими лазерами они обладают большей гибкостью по размеру и форме и могут быть легко изготовлены в виде крупных однородных изотропных твердых тел с превосходными оптическими свойствами. Показатели преломления стеклянных лазерных хостов можно варьировать примерно от 1,5 до 2,0, а температурный коэффициент n и оптический коэффициент деформации можно регулировать путем изменения химического состава. Однако стекла имеют более низкую теплопроводность, чем оксид алюминия или YAG, что накладывает ограничения на их использование в непрерывных и высокочастотных приложениях. [20]

Принципиальные различия в поведении стеклянных и кристаллических керамических материалов-матриц лазера связаны с большей вариативностью локального окружения лазерных ионов в аморфных твердых телах. Это приводит к уширению уровней флуоресценции в стеклах. Например, ширина Nd 3+ Эмиссия в ИАГ составляет ~ 10 ангстрем по сравнению с ~ 300 ангстрем в типичных оксидных стеклах. Расширенные флуоресцентные линии в стеклах затрудняют работу лазера непрерывного действия (CW) по сравнению с теми же лазерными ионами в кристаллических твердых лазерных основах. [20]

В прозрачной броне используются несколько стекол, например обычное листовое стекло (натриево-кальциево-кремнезем), боросиликатное стекло и плавленый кварц. Листовое стекло было наиболее распространенным из-за его низкой стоимости. Но более высокие требования к оптическим свойствам и баллистическим характеристикам потребовали разработки новых материалов. Химическая или термическая обработка может повысить прочность стекол, а контролируемая кристаллизация определенных составов стекла может привести к получению стеклокерамики оптического качества. Alstom Grid Ltd. в настоящее время производит стеклокерамику на основе дисиликата лития, известную как TransArm, для использования в системах прозрачной брони. Оно обладает всеми технологичностью аморфного стекла, но при перекристаллизации демонстрирует свойства, аналогичные кристаллической керамике. Vycor на 96% состоит из плавленого кварцевого стекла, кристально чистого, легкого и высокопрочного. Одним из преимуществ материалов этого типа является то, что их можно производить в виде больших листов и других изогнутых форм. [23] [24]

Наноматериалы

[ редактировать ]

Сравнительно недавно было показано, что лазерные элементы (усилители, переключатели, ионные хосты и т. д.), изготовленные из мелкозернистых керамических наноматериалов, полученных методом низкотемпературного спекания наночастиц и порошков высокой чистоты, могут быть изготовлены при относительно невысоких затратах. [ нужна ссылка ] . Эти компоненты не подвержены внутреннему напряжению или собственному двулучепреломлению и допускают относительно высокие уровни легирования или оптимизированные специально разработанные профили легирования. Это подчеркивает, что использование керамических наноматериалов особенно важно для высокоэнергетических лазерных элементов и приложений.

Первичные центры рассеяния в поликристаллических наноматериалах, полученных в результате спекания наночастиц и порошков высокой чистоты, включают микроструктурные дефекты, такие как остаточная пористость и границы зерен (см. Прозрачные материалы ). Таким образом, непрозрачность частично является результатом некогерентного рассеяния света на внутренних поверхностях и границах раздела . Помимо пористости , большинство интерфейсов или внутренних поверхностей в керамических наноматериалах имеют форму границ зерен , которые разделяют наноразмерные области кристаллического порядка. Более того, когда размер рассеивающего центра (или границы зерна) уменьшается значительно ниже размера длины волны рассеиваемого света, рассеяние света больше не происходит в сколько-нибудь значительной степени. [25]

При обработке высокоэффективных керамических наноматериалов с превосходными оптико-механическими свойствами в неблагоприятных условиях размер кристаллических зерен во многом определяется размером кристаллических частиц, присутствующих в сырье во время синтеза или формирования объекта. Таким образом, уменьшение исходного размера частиц значительно ниже длины волны видимого света (~ 0,5 мкм или 500 нм) устраняет большую часть рассеяния света, в результате чего получается полупрозрачный или даже прозрачный материал .

Кроме того, результаты показывают, что микроскопические поры в спеченных керамических наноматериалах, в основном захваченные на стыках микрокристаллических зерен, вызывают рассеяние света и препятствуют истинной прозрачности. Было замечено, что общая объемная доля этих наноразмерных пор (как межзеренная, так и внутризеренная пористость) должна быть менее 1% для высококачественной оптической передачи, т.е. плотность должна составлять 99,99% от теоретической кристаллической плотности. [13] [26]

Лазеры

[ редактировать ]

Нд:ИАГ

[ редактировать ]

Например, Nd:YAG-лазер мощностью 1,46 кВт был продемонстрирован компанией Konoshima Chemical Co. в Японии. Кроме того, исследователи из Ливермора поняли, что эти мелкозернистые керамические наноматериалы могут принести большую пользу мощным лазерам, используемым в Управлении программ Национального центра зажигания (NIF). В частности, исследовательская группа из Ливермора начала приобретать в Коношиме передовые прозрачные наноматериалы, чтобы определить, смогут ли они удовлетворить оптические требования, необходимые для твердотельного лазера теплоемкости Ливермора (SSHCL). Исследователи из Ливермора также тестировали применение этих материалов в качестве современных драйверов для термоядерных электростанций с лазерным приводом. [27]

При содействии нескольких сотрудников НИФ команда Ливермора изготовила образцы прозрачного Nd:YAG диаметром 15 мм из наноразмерных частиц и порошков и определила наиболее важные параметры, влияющие на их качество. В этих объектах команда в основном следовала японским методологиям производства и обработки и использовала собственную печь для вакуумного спекания нанопорошков. Затем все образцы были отправлены на горячее изостатическое прессование (ГИП). Наконец, компоненты были возвращены в Ливермор для нанесения покрытия и испытаний, результаты которых показали исключительное оптическое качество и свойства. [27]

Один японско-восточно-индийский консорциум сосредоточил особое внимание на спектроскопических характеристиках и характеристиках стимулированного излучения Nd. 3+ в прозрачных наноматериалах YAG для лазерных применений. Их материалы были синтезированы с использованием методов вакуумного спекания. Спектроскопические исследования предполагают общее улучшение поглощения и излучения, а также снижение потерь на рассеяние. Наблюдения с помощью сканирующего электронного микроскопа и просвечивающего электронного микроскопа показали превосходное оптическое качество с малым объемом пор и узкой шириной границ зерен. Измерения флуоресценции и комбинационного рассеяния света показывают, что Nd 3+ легированный наноматериал YAG сравним по качеству со своим монокристаллическим аналогом как по радиационным, так и по безызлучательным свойствам. Отдельные штарковские уровни получаются из спектров поглощения и флуоресценции и анализируются с целью идентификации возможных в материале каналов стимулированного излучения. Исследования производительности лазеров свидетельствуют в пользу использования высокой концентрации легирующей примеси при разработке эффективного лазера для микрочипов. При 4 ат% примеси группа получила эффективность наклона 40%. Эксперименты с мощными лазерами дают эффективность оптического преобразования в оптическую величину 30% для наноматериала Nd (0,6 ат%) YAG по сравнению с 34% для монокристалла Nd (0,6 ат%) YAG. Измерения оптического усиления, проведенные в этих материалах, также показывают значения, сравнимые с монокристаллами, что подтверждает утверждение о том, что эти материалы могут быть подходящими заменителями монокристаллов в твердотельных лазерах. [28]

Иттрия, Y 2 O 3

[ редактировать ]

Первые работы по разработке прозрачных наноматериалов из оксида иттрия были проведены компанией General Electric в 1960-х годах.

прозрачную керамику Иттралокс изобрел В 1966 году доктор Ричард К. Андерсон из Исследовательской лаборатории General Electric , а дальнейшую работу в Лаборатории металлургии и керамики GE осуществил доктор. Пол Дж. Йоргенсен, Джозеф Х. Розоловски и Дуглас Сен-Пьер. Иттралокс «прозрачен как стекло», имеет температуру плавления в два раза выше, [12] и передает частоты в ближнем инфракрасном диапазоне, а также видимый свет. [29]

Премия IR 100, Иттралокс , 1967 г.
Драгоценные камни из прозрачной керамики Yttralox
Ричард К. Андерсон держит образец Иттралокса

Дальнейшая разработка иттриевых керамических наноматериалов проводилась компанией General Electric в 1970-х годах в Скенектади и Кливленде, мотивированная применением освещения и керамического лазера. [29] Иттралокс, прозрачный оксид иттрия Y 2 O 3 , содержащий ~ 10% оксида тория (ThO 2 ), был изготовлен Гресковичем и Вудсом. [30] Добавка служила для контроля роста зерен в процессе уплотнения, так что пористость оставалась на границах зерен, а не задерживалась внутри зерен, где ее было бы довольно сложно устранить на начальных этапах спекания. Обычно по мере уплотнения поликристаллической керамики в процессе термообработки зерна увеличиваются в размерах, а оставшаяся пористость уменьшается как по объемной доле, так и по размеру. Оптически прозрачная керамика должна быть практически беспористой.

За прозрачным иттралоксом от GE последовал иттрий с примесью лантана от GTE с аналогичным уровнем добавок. [31] Оба этих материала требовали длительного обжига при температуре выше 2000 °C. La 2 O 3 – легированный Y 2 O 3 представляет интерес для инфракрасных (ИК) применений, поскольку он является одним из оксидов, пропускающих самые длинные волны. Он огнеупорный, с температурой плавления 2430 °C и умеренным коэффициентом теплового расширения. Устойчивость к термическому удару и эрозии считается промежуточной среди оксидов, но превосходной по сравнению с неоксидными материалами, передающими ИК-излучение. Важным фактором является низкая излучательная способность иттрия, которая ограничивает фоновое излучение при нагревании. Известно также, что по мере нагревания материала край фонона постепенно смещается в сторону более коротких волн. [32]

Кроме того, сам иттрий Y 2 O 3 был четко идентифицирован как перспективный материал для твердотельных лазеров . В частности, лазеры с иттербием в качестве легирующей примеси позволяют эффективно работать как в непрерывном режиме, так и в непрерывном режиме. [33] и в импульсных режимах. [34]

При высокой концентрации возбуждений (порядка 1%) и плохом охлаждении происходит тушение излучения на лазерной частоте и лавинное широкополосное излучение. [35]

Будущее

[ редактировать ]

Команда Ливермора также изучает новые способы химического синтеза исходных нанопорошков. Используя опыт, накопленный в CMS за последние 5 лет, команда синтезирует нанопорошки на основе золь-гель-обработки, а затем соответствующим образом спекает их для получения компонентов твердотельного лазера. Другой тестируемый метод использует процесс сжигания для получения порошков путем сжигания твердого органического вещества, содержащего иттрий, алюминий и неодим. Затем собирается дым, состоящий из сферических наночастиц. [27]

Команда Ливермора также изучает новые методы формования (например, экструзионное формование), которые позволяют создавать более разнообразные и, возможно, более сложные формы. К ним относятся кожухи и трубки для улучшения соединения с насосом и более эффективной теплопередачи. Кроме того, различные материалы можно совместно экструдировать, а затем спекать в монолитное прозрачное твердое тело. Пластина усилителя может быть сформирована так, что часть структуры действует в режиме направленной передачи световых волн, чтобы фокусировать свет накачки от лазерных диодов в области с высокой концентрацией ионов легирующей примеси вблизи центра пластины. [27]

В целом, наноматериалы обещают значительно расширить доступность недорогих, высококачественных лазерных компонентов гораздо больших размеров, чем это было бы возможно с помощью традиционной монокристаллической керамики. Многие классы лазерных конструкций могут выиграть от лазерных структур на основе наноматериалов, таких как усилители со встроенными краевыми оболочками. Наноматериалы могут также обеспечить более надежные и компактные конструкции для лазеров термоядерного класса с высокой пиковой мощностью для управления арсеналами, а также лазеров высокой средней мощности для систем противоракетной обороны межконтинентальных баллистических ракет глобального ТВД (например, Стратегическая оборонная инициатива SDI или, в последнее время, Агентство противоракетной обороны . [27]

Ночное видение

[ редактировать ]
Панорамные очки ночного видения находятся на стадии тестирования.

Прибор ночного видения (ПНВ) — это оптический прибор , позволяющий получать изображения при освещенности, близкой к полной темноте. Чаще всего они используются военными и правоохранительными органами, но доступны и гражданским пользователям. Приборы ночного видения впервые были применены во Второй мировой войне. [36] и получил широкое распространение во время войны во Вьетнаме . С момента своего появления технология претерпела значительные изменения, что привело к появлению нескольких «поколений» приборов ночного видения с увеличением производительности и снижением цены. ВВС США экспериментируют с панорамными очками ночного видения (ПНВГ), которые удваивают поле зрения пользователя примерно до 95 градусов за счет использования четырех электронно-оптических преобразователей диаметром 16 мм вместо более стандартных двух трубок диаметром 18 мм. [37] [38]

Тепловые изображения — это визуальное отображение количества инфракрасной (ИК) энергии, излучаемой, передаваемой и отражаемой объектом. Поскольку существует несколько источников инфракрасной энергии, с помощью этого метода трудно определить точную температуру объекта. Тепловизионная камера способна выполнять алгоритмы для интерпретации этих данных и построения изображения. Хотя изображение показывает зрителю приблизительную температуру, при которой работает объект, камера использует несколько источников данных на основе областей, окружающих объект, для определения этого значения, а не для определения температуры.

Инфракрасные устройства ночного видения отображают изображение в ближнем инфракрасном диапазоне, сразу за пределами визуального спектра, и могут видеть излучаемое или отраженное излучение в ближнем инфракрасном диапазоне в полной визуальной темноте. Все объекты с температурой выше абсолютного нуля (0 К ) излучают инфракрасное излучение . Следовательно, отличным способом измерения тепловых изменений является использование устройства инфракрасного видения , обычно с матрицей в фокальной плоскости (FPA), инфракрасной камеры способной обнаруживать излучение в средних (от 3 до 5 мкм) и длинных (от 7 до 14 мкм) волнах инфракрасного диапазона. полосы, обозначенные как MWIR и LWIR, соответствуют двум инфракрасным окнам с высоким коэффициентом пропускания . Аномальные профили температуры на поверхности объекта являются признаком потенциальной проблемы. [39] Инфракрасная термография , тепловидение и тепловое видео являются примерами об инфракрасных науки изображениях . Тепловизионные камеры обнаруживают излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра (примерно 900–14 000 нанометров или 0,9–14 мкм ) и создают изображения этого излучения, называемые термограммами .

Поскольку инфракрасное излучение излучается всеми объектами , температура которых близка к комнатной , в соответствии с черного тела законом излучения , термография позволяет видеть окружающую среду с видимым освещением или без него. Количество радиации, испускаемой объектом, увеличивается с температурой. Таким образом, термография позволяет увидеть изменения температуры. При просмотре через тепловизионную камеру теплые объекты хорошо выделяются на более холодном фоне; люди и другие теплокровные животные становятся легко заметными на фоне окружающей среды днем ​​и ночью. В результате термография особенно полезна для военных и служб безопасности .

Термограмма льва

Термография

[ редактировать ]

При термографическом изображении инфракрасное излучение с длиной волны от 8 до 13 микрометров попадает на материал детектора, нагревая его и, таким образом, изменяя его электрическое сопротивление. Это изменение сопротивления измеряется и преобразуется в температуру, которую можно использовать для создания изображения. В отличие от других типов инфракрасного детекторного оборудования, микроболометры, в которых используется прозрачный керамический детектор, не требуют охлаждения. Таким образом, микроболометр по сути представляет собой неохлаждаемый термодатчик. [40]

Материал, используемый в детекторе, должен демонстрировать большие изменения сопротивления в результате малейших изменений температуры. По мере нагрева материала за счет поступающего инфракрасного излучения сопротивление материала снижается. материала Это связано с температурным коэффициентом сопротивления (TCR), в частности с его отрицательным температурным коэффициентом . В настоящее время промышленность производит микроболометры, содержащие материалы с TCR около -2%. [41]

ВО 2 и В 2 О 5

[ редактировать ]

Наиболее часто используемым керамическим материалом в микроболометрах ИК-излучения является оксид ванадия. Различные кристаллические формы оксида ванадия включают как VO 2 , так и V 2 O 5 . Осаждение при высоких температурах и последующий отжиг позволяют производить тонкие пленки этих кристаллических соединений с превосходными свойствами, которые можно легко интегрировать в процесс изготовления. VO 2 имеет низкое сопротивление, но претерпевает фазовый переход металл-изолятор при температуре около 67 °C, а также имеет более низкое значение TCR. С другой стороны, V 2 O 5 проявляет высокое сопротивление, а также высокий TCR. [40]

Другие исследованные керамические материалы, прозрачные для ИК-излучения, включают легированные формы CuO, MnO и SiO.

Ракеты

[ редактировать ]
AIM-9 Сайдвиндер
Место происхождения Соединенные Штаты

Многие керамические наноматериалы, представляющие интерес для решений прозрачной брони, также используются для электромагнитных (ЭМ) окон. Эти приложения включают обтекатели, ИК-купола, защиту датчиков и многоспектральные окна. Оптические свойства материалов, используемых в этих приложениях, имеют решающее значение, поскольку окно пропускания и соответствующие ограничения (УФ – ИК) контролируют спектральную полосу пропускания, в которой окно работает. Эти материалы не только должны обладать устойчивостью к истиранию и прочностными свойствами, характерными для большинства применений брони, но из-за экстремальных температур, связанных с окружающей средой военных самолетов и ракет, они также должны обладать превосходной термической стабильностью. [24]

Тепловое излучение — это электромагнитное излучение, испускаемое поверхностью объекта, обусловленное температурой объекта . Инфракрасное самонаведение относится к пассивной системе наведения ракеты , которая использует излучение цели электромагнитного излучения в инфракрасной части спектра для ее отслеживания. Ракеты, использующие инфракрасное наведение, часто называют «тепловыми ГСН», поскольку инфракрасное излучение по частоте чуть ниже видимого спектра света и сильно излучается горячими телами. Многие объекты, такие как люди, двигатели транспортных средств и самолеты, генерируют и сохраняют тепло и поэтому особенно заметны в инфракрасных длинах волн света по сравнению с объектами на заднем плане. [42] [43] [44] [45]

Сапфир

[ редактировать ]

В настоящее время предпочтительным материалом для изготовления куполов высокоскоростных ракет с инфракрасным наведением является монокристаллический сапфир . Оптическое пропускание сапфира не охватывает весь средний инфракрасный диапазон (3–5 мкм), но начинает падать на длинах волн более 4,5 мкм при комнатной температуре. Хотя прочность сапфира лучше, чем у других доступных материалов для инфракрасных куполов среднего диапазона при комнатной температуре, он ослабевает при температуре выше ~ 600 ° C. [46]

Ограничения на сапфиры большей площади часто связаны с бизнесом, поскольку для превышения текущих производственных ограничений необходимы более крупные индукционные печи и дорогостоящие штампы. Тем не менее, как отрасль, производители сапфиров остались конкурентоспособными перед лицом закаленного стекла и новых керамических наноматериалов, и им все же удалось предложить высокую производительность и расширенный рынок. [24]

Иттрия, Y 2 O 3

[ редактировать ]

Альтернативные материалы, такие как оксид иттрия , обеспечивают лучшие оптические характеристики, но меньшую механическую долговечность. Будущим высокоскоростным ракетам с инфракрасным наведением потребуются новые купола, которые будут существенно более прочными, чем те, которые используются сегодня, но сохранят при этом максимальную прозрачность в широком диапазоне длин волн. В нынешнем наборе однофазных материалов, передающих инфракрасное излучение, существует давний компромисс между оптической полосой пропускания и механической прочностью, что вынуждает разработчиков ракет идти на компромисс в отношении производительности системы. Оптические нанокомпозиты могут предоставить возможность разработать новые материалы, которые преодолеют этот традиционный компромисс.

Первые полномасштабные ракетные купола из прозрачного иттрия, изготовленные из наноразмерных керамических порошков, были разработаны в 1980-х годах при финансовой поддержке ВМФ. Компания Raytheon усовершенствовала и охарактеризовала свой нелегированный поликристаллический иттрий, а иттрий, легированный лантаном, был аналогичным образом разработан GTE Labs. Обе версии имели сопоставимые коэффициент пропускания ИК-излучения, вязкость разрушения и тепловое расширение, тогда как нелегированная версия имела вдвое большее значение теплопроводности.

Возобновившийся интерес к окнам и куполам из иттрия побудил усилия по улучшению механических свойств за счет использования наноразмерных материалов с субмикрометровыми или наноразмерными зернами. В одном исследовании были выбраны три поставщика, которые предоставили наноразмерные порошки для тестирования и оценки, и их сравнили с обычным порошком иттрия (5 мкм), ранее использовавшимся для приготовления прозрачного иттрия. Хотя все оцененные нанопорошки имели уровни примесей, которые были слишком высокими, чтобы обеспечить полную прозрачность, 2 из них были обработаны до теоретической плотности и умеренной прозрачности. Образцы спекались до состояния закрытых пор при температуре до 1400°С. [47]

После относительно короткого периода спекания деталь помещается в горячий изостатический пресс (HIP) и обрабатывается в течение 3–10 часов при давлении ~ 30 кпси (~ 200 МПа) при температуре, аналогичной температуре первоначального спекания. Приложенное изостатическое давление обеспечивает дополнительную движущую силу для уплотнения за счет существенного увеличения коэффициентов диффузии атомов, что способствует дополнительному вязкому течению на границах зерен или вблизи них и межзеренных порах. Используя этот метод, прозрачные наноматериалы иттрия были получены при более низких температурах, более коротком общем времени обжига и без дополнительных добавок, которые имеют тенденцию снижать теплопроводность. [47]

Недавно компания Mouzon разработала новый метод, основанный на методе стеклокапсулирования в сочетании с вакуумным спеканием при 1600 °C с последующим горячим изостатическим прессованием (HIP) при 1500 °C высокоагломерированного коммерческого порошка. Использование вакуумированных стеклянных капсул для проведения ГИП-обработки позволило спекать до прозрачности образцы, показавшие открытую пористость после вакуумного спекания. Реакция на спекание исследуемого порошка была изучена путем тщательных микроструктурных наблюдений с использованием сканирующей электронной микроскопии и оптической микроскопии как на отражение, так и на просвет. Ключом к этому методу является сохранение межзеренной пористости во время предварительного спекания, чтобы ее можно было впоследствии удалить с помощью обработки HIP. Было обнаружено, что для достижения этой цели помогают агломераты плотноупакованных частиц, поскольку они полностью уплотняются и оставляют только межзеренную пористость. [48]

Композиты

[ редактировать ]

До работы, проделанной в Raytheon, оптическим свойствам нанокомпозитных керамических материалов уделялось мало внимания. Их исследования впервые четко продемонстрировали близкое к теоретическому пропускание в нанокомпозитной оптической керамике. Бинарная система иттрия/магнезия является идеальной модельной системой для формирования нанокомпозитов. В любой из составляющих фаз имеется ограниченная растворимость в твердом состоянии, что позволяет исследовать и сравнивать широкий диапазон композиций друг с другом. Согласно диаграмме состояния, двухфазные смеси стабильны при всех температурах ниже ~ 2100 °С. Кроме того, ни иттрий, ни магнезия не проявляют никакого поглощения в средней части ИК-спектра 3–5 мкм ЭМ-спектра.

В оптических нанокомпозитах две или более взаимопроникающих фаз смешиваются в полностью плотном теле с размером зерна субмикрометра. Рассеяние инфракрасного света можно свести к минимуму (или даже устранить) в материале, если размер зерен отдельных фаз значительно меньше длины волны инфракрасного излучения. Экспериментальные данные показывают, что ограничение размера зерна нанокомпозита примерно до 1/15 длины волны света достаточно для ограничения рассеяния.

Получены нанокомпозиты иттрия и магнезии с размером зерна около 200 нм. Эти материалы обеспечили хорошее пропускание в диапазоне 3–5 мкм и прочность выше, чем у однофазных отдельных компонентов. [49] [50] Улучшение механических свойств нанокомпозитных керамических материалов широко изучается. Значительное увеличение прочности (в 2–5 раз), ударной вязкости (в 1–4 раза) и сопротивления ползучести наблюдалось в системах, включающих SiC/Al 2 O 3 , SiC/Si 3 N 4 , SiC/MgO и Al 2 O. 3 /ZrO 2 . [51] [52] [53]

Наблюдаемые механизмы усиления различаются в зависимости от материальной системы, и, похоже, не существует какого-либо общего консенсуса относительно механизмов усиления даже внутри конкретной системы. Например, в системе SiC/Al 2 O 3 широко известно и общепринято, что добавление частиц SiC в матрицу Al 2 O 3 приводит к изменению механизма разрушения с межзеренного (между зернами) на внутризеренное (внутризеренное). ) перелом. Объяснения повышения прочности включают в себя:

  • Простое снижение концентрации дефектов обработки при изготовлении нанокомпозитов.
  • Уменьшение размера критического дефекта в материале, что приводит к увеличению прочности, как предсказывает соотношение Холла-Петча)
  • Отклонение трещины на нанофазных частицах из-за остаточных термических напряжений, возникающих при охлаждении от температур обработки.
  • Микротрещины по дислокациям напряжения в материале матрицы. [54]

Броня

[ редактировать ]

В военном секторе растет потребность в высокопрочных и надежных материалах, способных передавать свет в видимой (0,4–0,7 микрометра) и средней инфракрасной (1–5 микрометров) областях спектра. Эти материалы необходимы для применений, требующих прозрачной брони. Прозрачная броня — это материал или система материалов, предназначенных для того, чтобы быть оптически прозрачными, но при этом защищать от осколков или баллистических ударов. Основное требование к прозрачной системе брони — не только победить обозначенную угрозу, но и обеспечить возможность нанесения нескольких ударов с минимальным искажением окружающих территорий. Прозрачные бронеокна также должны быть совместимы с приборами ночного видения. Ведется поиск новых материалов, которые тоньше, легче и обладают лучшими баллистическими характеристиками. [55] [56]

Существующие системы прозрачной брони обычно имеют много слоев, разделенных прослойками полимера (например, поликарбоната ). Полимерный промежуточный слой используется для смягчения напряжений, вызванных несоответствием теплового расширения, а также для остановки распространения трещин от керамики к полимеру. Поликарбонат в настоящее время также используется в таких изделиях, как козырьки, лицевые щитки и очки для защиты от лазерного излучения. Поиск более легких материалов также привел к исследованию других полимерных материалов, таких как прозрачный нейлон, полиуретан и акрил. Оптические свойства и долговечность прозрачных пластиков ограничивают их использование в броне. Исследования, проведенные в 1970-х годах, показали перспективность использования полиуретана в качестве материала для брони, но оптические свойства не подходили для применения в прозрачной броне. [23]

В прозрачной броне используются несколько стекол, таких как обычное листовое стекло (натриево-кальциево-кремнезем), боросиликатные стекла и плавленый кварц . Листовое стекло было наиболее распространенным из-за его низкой стоимости, но более высокие требования к оптическим свойствам и баллистическим характеристикам вызвали потребность в новых материалах. Химическая или термическая обработка может повысить прочность стекла, а контролируемая кристаллизация некоторых систем стекла позволяет производить прозрачную стеклокерамику. Компания Alstom Grid Research & Technology (Стаффорд, Великобритания) произвела стеклокерамику на основе дисиликата лития , известную как TransArm, для использования в системах прозрачной брони с непрерывным производством, позволяющим получать детали размером с лобовое стекло автомобиля (и больше). К неотъемлемым преимуществам стекла и стеклокерамики относятся более низкая стоимость, чем у большинства других керамических материалов, возможность изготовления изогнутых форм и возможность формования больших листов. [57]

Прозрачная кристаллическая керамика используется для борьбы с современными угрозами. В настоящее время существуют три основных прозрачных кандидата: оксинитрид алюминия (AlON), шпинель алюмината магния ( шпинель ) и монокристаллический оксид алюминия ( сапфир ).

Шпинель оксинитрида алюминия

[ редактировать ]

Алюминиевая оксинитридная шпинель (Al 23 O 27 N 5 ), сокращенно AlON, является одним из ведущих кандидатов на изготовление прозрачной брони. Выпускается корпорацией Surmet под торговой маркой ALON. Введение азота в оксид алюминия стабилизирует кристаллическую фазу шпинели, которая благодаря своей кубической кристаллической структуре и элементарной ячейке представляет собой изотропный материал, который можно производить в виде прозрачного керамического наноматериала. Таким образом, мелкозернистые поликристаллические наноматериалы могут быть произведены и сформированы в сложную геометрию с использованием традиционных методов формования керамики, таких как горячее изостатическое прессование и шликерное литье . [23]

Корпорация Surmet приобрела бизнес Raytheon ALON и в настоящее время создает рынок для этой технологии в области прозрачной брони, сенсорных окон, разведывательных окон и ИК-оптики, такой как линзы и купола, а также в качестве альтернативы кварцу и сапфиру на рынке полупроводников. Прозрачная броня на основе AlON была протестирована на успешную защиту от угроз многократного поражения, включая снаряды 30calAPM2 и 50calAPM2. Высокая твердость AlON обеспечивает устойчивость к царапинам, превосходящую даже самые прочные покрытия для стеклянных окон сканеров, например, используемые в супермаркетах. Surmet успешно произвела изогнутое окно AlON размером 15 x 18 дюймов и в настоящее время пытается расширить масштабы технологии и снизить стоимость. Кроме того, армия США и ВВС США стремятся разработать приложения следующего поколения. [23] [58] [59]

Шпинель

[ редактировать ]

Магниево-алюминатная шпинель (MgAl 2 O 4 ) представляет собой прозрачную керамику с кубической кристаллической структурой с отличным оптическим пропусканием от 0,2 до 5,5 микрометров в поликристаллической форме. Прозрачную шпинель оптического качества получают методами спекания/ГИП, горячего прессования и горячего прессования/ГИП, и было показано, что использование горячего изостатического пресса может улучшить ее оптические и физические свойства. [23] [60]

Шпинель предлагает некоторые преимущества обработки по сравнению с AlON, например, тот факт, что порошок шпинели доступен у коммерческих производителей, а порошки AlON являются собственностью Raytheon. Его также можно обрабатывать при гораздо более низких температурах, чем AlON, и было показано, что он обладает превосходными оптическими свойствами в инфракрасном (ИК) диапазоне. Улучшенные оптические характеристики делают шпинель привлекательной для сенсорных применений, где на эффективную связь влияют характеристики поглощения защитного купола ракеты. [23] [61] [62]

Шпинель перспективна для многих применений, но в настоящее время она недоступна в массовом виде ни от одного производителя, хотя предпринимаются усилия по коммерциализации шпинели. Бизнесом по производству шпинельной продукции занимаются два ключевых производителя США: «Technology Assessment and Transfer» и «Surmet Corporation».

Обширный обзор литературы NRL ясно показал, что попытки получить высококачественную шпинель на сегодняшний день не увенчались успехом, поскольку динамика уплотнения шпинели плохо изучена. Они провели обширные исследования динамики уплотнения шпинели. Их исследования показали, что LiF, хотя и необходим, также оказывает крайне неблагоприятное воздействие на заключительных стадиях уплотнения. Кроме того, решающее значение имеет его распределение в порошках шпинели-прекурсора.

Традиционные процессы массового смешивания, используемые для смешивания спекающей добавки LiF с порошком, оставляют довольно неоднородное распределение Lif, которое необходимо гомогенизировать путем длительного времени термообработки при повышенных температурах. Температура гомогенизации Lif/шпинели соответствует температуре быстрой реакции между LiF и Al 2 O 3 . Чтобы избежать этой вредной реакции, они разработали новый процесс, при котором частицы шпинели равномерно покрывают спекающей добавкой. Это позволяет им уменьшить количество Lif, необходимое для уплотнения, и быстро нагреваться до температуры максимальной реакционной способности. Эти разработки позволили NRL производить шпинель MgAl 2 O 4 с высокой прозрачностью и чрезвычайно высокой воспроизводимостью, что должно позволить использовать шпинель как в военных, так и в коммерческих целях. [63]

Сапфир

[ редактировать ]

Монокристаллический оксид алюминия ( сапфир – Al 2 O 3 ) представляет собой прозрачную керамику. Кристаллическая структура сапфира ромбоэдрическая, поэтому его свойства анизотропны и зависят от кристаллографической ориентации. Прозрачный оксид алюминия в настоящее время является одним из наиболее зрелых видов прозрачной керамики с точки зрения производства и применения и доступен от нескольких производителей. Но стоимость высока из-за температуры обработки, а также затрат на механическую обработку для вырезания деталей из монокристаллических булей. Он также имеет очень высокую механическую прочность, но это зависит от качества поверхности. [23]

Высокий уровень зрелости сапфира с точки зрения производства и применения можно отнести к двум областям бизнеса: окнам электромагнитного спектра для ракет и куполов, а также электронной/полупроводниковой промышленности и приложениям.

В настоящее время существуют программы по масштабированию сапфира, выращенного методом теплообменника или методами выращивания с пленочной подачей по краям (EFG). Его зрелость связана с его использованием в качестве окон и в полупроводниковой промышленности. Компания Crystal Systems Inc., использующая методы выращивания монокристаллов , в настоящее время масштабирует свои сапфировые були до диаметра 13 дюймов (330 мм) и больше. [ нужна ссылка ] Другой производитель, Saint-Gobain Group, производит прозрачный сапфир, используя технику выращивания по краям. Сапфир, выращенный с помощью этой технологии, дает оптически худший материал по сравнению с тем, который выращен с использованием методов монокристалла, но он намного дешевле и сохраняет большую часть характеристик твердости, пропускания и устойчивости к царапинам. Saint-Gobain в настоящее время способна производить сапфир толщиной 0,43 дюйма (в выращенном виде) в листах размером 12 × 18,5 дюйма, а также толстые листы одинарной кривизны. [23] Исследовательская лаборатория армии США в настоящее время изучает возможность использования этого материала в конструкции ламината для прозрачных броневых систем. Группа Saint Gobain коммерциализировала возможности удовлетворения требований к полетам на истребителях F-35 Joint Strike Fighter и F-22 Raptor следующего поколения. [24]

Композиты

[ редактировать ]

Будущим высокоскоростным ракетам с инфракрасным наведением потребуются новые материалы купола, которые будут значительно более долговечными, чем те, которые используются сегодня, сохраняя при этом максимальную прозрачность во всем рабочем спектре или полосе пропускания. В рамках нынешней группы однофазных (кристаллических или стекловидных) керамических материалов, передающих ИК-излучение, существует давний компромисс между оптической полосой пропускания и механической прочностью, что вынуждает разработчиков ракет мириться с некачественными общими характеристиками системы. Оптические нанокомпозиты могут предоставить возможность создавать новые материалы, способные преодолеть эти традиционные ограничения. [24]

Например, прозрачная керамическая броня, состоящая из легкого композита, была сформирована с использованием лицевой пластины из прозрачного оксида алюминия Al 2 O 3 (или магнезии MgO) с опорной пластиной из прозрачного пластика. Две пластины (скрепленные прозрачным клеем) обеспечивают полную баллистическую защиту от снарядов калибра 0,30 AP M2 при угле наклона 0° и начальной скорости 2770 футов (840 м) в секунду. [64] Другая прозрачная композитная броня обеспечивала полную защиту от снарядов стрелкового оружия вплоть до калибра .50 AP M2, состоящих из двух или более слоев прозрачного керамического материала. [65] [66]

Получены нанокомпозиты иттрия и магнезии со средним размером зерна ~200 нм. Эти материалы продемонстрировали близкое к теоретическому пропускание в ИК-диапазоне 3–5 мкм. Кроме того, такие композиты обладают более высокой прочностью, чем те, которые наблюдаются для однофазных твердотельных компонентов. Несмотря на отсутствие согласия относительно механизма разрушения, широко признано, что нанокомпозитные керамические материалы могут и действительно обладают улучшенными механическими свойствами по сравнению со свойствами однофазных материалов или наноматериалов с однородным химическим составом. [49]

Нанокомпозитные керамические материалы также обладают интересными механическими свойствами, недостижимыми для других материалов, такими как сверхпластическая текучесть и обрабатываемость, подобная металлу. Ожидается, что дальнейшее развитие приведет к созданию высокопрочных и прозрачных наноматериалов, пригодных для применения в качестве брони следующего поколения. [23]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Патель, П.Дж. и др., (2000) «Прозрачная керамика для брони и ЭМ окон», Proc. ШПАЙ, Том. 4102, с. 1, Неорганические оптические материалы II , Маркер, А.Дж. и Артурс, Э.Г., ред.
  2. ^ Jump up to: а б Харрис, округ Колумбия (2009) «Материалы для инфракрасных окон и куполов: свойства и характеристики», монография SPIE PRESS, Vol. PM70 (Международное общество инженеров-оптиков, Беллингем, Вашингтон)
  3. ^ https://www.apple.com/iphone-15-pro/
  4. ^ Беляков, А. В., «Производство прозрачной керамики (обзор)», Наука для производства керамики, Стекло и керамика, Vol. 52, с. 14 (1995)
  5. ^ Икесуэ, А.; Киносита, Тосиюки; Камата, Киитиро; Ёсида, Кунио; и др. (1995). «Изготовление и оптические свойства высокоэффективной поликристаллической Nd: YAG-керамики для твердотельных лазеров». Журнал Американского керамического общества . 78 (4): 1033. doi : 10.1111/j.1151-2916.1995.tb08433.x .
  6. ^ Икесуэ, А (2002). «Лазеры на поликристаллической керамике Nd:YAG». Оптические материалы . 19 (1): 183. Бибкод : 2002OptMa..19..183I . дои : 10.1016/S0925-3467(01)00217-8 .
  7. ^ Тачиваки, Т. и др., Новый синтез YAG, ведущий к созданию прозрачной керамики", Solid State Communications, Vol. 119, стр. 603 (2001).
  8. ^ Лу, Дж. и др., «Нанокристаллическая керамика YAG, легированная неодимом - новое поколение твердотельных лазерных и оптических материалов», J. All. Комп., Том. 341, с. 220 (2002)
  9. ^ Бизон, Дж. Ф. и др., «Нанотехнологии стимулируют технологию изготовления твердотельных лазеров», Recent Res. Девель. Прикладная физика, Vol. 7, с. 475 (2004)
  10. ^ Хьюи, Дж. К. и Джентильман, Р., «Характеристика прозрачного поликристаллического YAG, изготовленного из нанопорошков», Proc. ШПАЙ, Том. 5786, с. 251 (Тустисон, Р.В., редактор, Оконные и купольные технологии и материалы, IX, 2005 г.)
  11. ^ «Люкалоксовая лампа» . Проверено 6 июня 2009 г.
  12. ^ Jump up to: а б «Сегодня ученые General Electric объявили о керамическом материале космической эры, прозрачном, как стекло, но способном выдерживать температуры в два раза выше» (пресс-релиз). Питер Ван Эйвери, Центр общественной информации исследований и разработок General Electric. 10 октября 1966 года.
  13. ^ Jump up to: а б Йолдас, Бельгия (1979). «Монолитное стеклообразование методом химической полимеризации». Журнал материаловедения . 14 (8): 1843. Бибкод : 1979JMatS..14.1843Y . дои : 10.1007/BF00551023 . S2CID   137347665 .
  14. ^ Барбаран, Дж. Х. и др., «Синтез высоколегированного порошка Nd: YAG методом SOL-GEL», Физика полупроводников, квантовая электроника и оптоэлектроника, Vol. 8, с. 87 (2005)
  15. ^ Прохазка, С.; Клуг, Ф.Дж. (1983). «Инфракрасно-прозрачная муллитовая керамика». Журнал Американского керамического общества . 66 (12): 874. doi : 10.1111/j.1151-2916.1983.tb11004.x .
  16. ^ Цзян, Хуа (2005). «Прозрачная электрооптическая керамика и приборы» (PDF) . Ин Мин, Хай; Чжан, Сюпин; Чен, Мэгги Ихонг (ред.). Оптоэлектронные устройства и интеграция . Том. 5644. с. 380. дои : 10.1117/12.582105 . S2CID   55019036 .
  17. ^ Цукума, К.; Ямасита, Исао; Кусуносе, Такафуми; и др. (2008). «Прозрачная 8 мол% Y2O3–ZrO2 (8Y) керамика». Журнал Американского керамического общества . 91 (3): 813. doi : 10.1111/j.1551-2916.2007.02202.x .
  18. ^ Майман, TH (1960). «Стимулированное оптическое излучение в рубине». Природа . 187 (4736): 493–494. Бибкод : 1960Natur.187..493M . дои : 10.1038/187493a0 . S2CID   4224209 .
  19. ^ Хехт, Джефф (2005). Луч: гонка за создание лазера . Издательство Оксфордского университета. ISBN  0-19-514210-1 .
  20. ^ Jump up to: а б с Кингери, В.Д., Боуэн, Х.К., и Ульманн, Д.Р., Введение в керамику , с. 690 (Wiley-Interscience, 2-е издание, 2006 г.)
  21. ^ Москалик, К; Козлов А; Демин Е; Бойко, Э (2009). «Эффективность лечения рака кожи лица высокоэнергетическими импульсными неодимовыми и Nd:YAG лазерами». Фотомедицинская лазерная хирургия . 27 (2): 345–349. дои : 10.1089/pho.2008.2327 . ПМИД   19382838 .
  22. ^ Ян Дж.; Инь, TL; Сюй, ВМ; Ся, Л.Б.; Ли, АБ; Ху, Дж (2006). «Репродуктивный результат перегородки матки после гистероскопического лечения неодимовым: YAG-лазером». Фотомедицинская лазерная хирургия . 24 (5): 625. doi : 10.1089/pho.2006.24.625 . ПМИД   17069494 .
  23. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Патель, П.Дж. и др., Прозрачная броня , Информационный бюллетень AMPTIAC, Передовые технологии материалов и процессов, Том. 4 (осень 2000 г.)
  24. ^ Jump up to: а б с д и Сэндс, Дж. М. и др. (ARL) и Бойс, MC (механический инженер Массачусетского технологического института), «Защита сил будущего: прозрачные материалы защищают видение армии» , Исследование армейских материалов: трансформация наземных боевых действий с помощью новых технологий, AMPTIAC Quarterly, Vol. . 8 (2004)
  25. ^ Лемпицки, А. Прозрачная керамика ALEM Associates (2007)
  26. ^ Прохазка, С.; Клуг, Ф.Дж. (1983). «Инфракрасно-прозрачная муллитовая керамика». Журнал Американского керамического общества . 66 (12): 874. doi : 10.1111/j.1151-2916.1983.tb11004.x .
  27. ^ Jump up to: а б с д и Искровая лазерная технология прозрачной керамики , Ливерморские национальные лаборатории Лоуренса (S&TR, 2006) Общественное достояние В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  28. ^ Куман, Джорджия и др., IEEE Journ. Квантовая электроника, Том 40, стр.747 (2004)
  29. ^ Jump up to: а б Андерсон, Ричард К. и Джон Баркер (январь – февраль 1969 г.). «Уникальная оптическая керамика». Оптические спектры (Выпуск оптических материалов).
  30. ^ Грескович, К. и Вудс, К.Н., «Изготовление прозрачного ThO 2 , легированного Y 2 O 2 », Bull. амер. Керам. Соц., Том. 52, с. 473 (1973)
  31. ^ Роудс, WH, «Управляемое переходное твердофазное спекание иттрии во второй фазе», J. Am. Керам. Соц., Том. 64, с. 13 (1984)
  32. ^ Роудс, У.Х. и Трикетт, Э.А., «Прогресс в области прозрачного иттрия», GTE Labs, Inc. (Центр технической информации Министерства обороны, 1984).
  33. ^ Конг Дж. и др., « Yb:Y 2 O 3 Керамический лазер с диодной накачкой мощностью 9,2 Вт», Applied Physics Letters, Vol. 86, с. 116 (2005)
  34. ^ Токуракава, М. и др., «Yb с диодной накачкой, частотой 188 фс и синхронизацией мод». 3+ :Y 2 O 3 керамический лазер», Applied Physics Letters, Vol. 90, стр. 71 (2007).
  35. ^ Биссон, Дж. Ф. и др., «Переключение излучательной способности и фотопроводимости в сильнолегированном Yb 3+ :Y 2 O 3 и Lu 2 O 3 керамика», Applied Physics Letters, Том 90, стр. 201 (2007)
  36. ^ «Achtung Panzer! – Немецкие инфракрасные приборы ночного видения» . Achtungpanzer.com. 27 января 2009 г. Архивировано из оригинала 25 января 2010 г. Проверено 10 февраля 2012 г.
  37. ^ «Управление ночного видения и электронных датчиков – Форт Бельвуар, Вирджиния» . Нвл.армия.мил. Архивировано из оригинала 9 февраля 2012 г. Проверено 10 февраля 2012 г.
  38. ^ Джон Пайк. «Очки ночного видения (ПНВ)» . Globalsecurity.org . Проверено 10 февраля 2012 г.
  39. ^ Малдаг XPV и Мур, П.О., ред., «Принципы инфракрасного и термического контроля» , в Справочнике по неразрушающему контролю, инфракрасный и термический контроль, том 3, 3-е издание, ASNT Press, Колумбус (2001).
  40. ^ Jump up to: а б Кумар, Р.Т. Раджендра и др., Тонкие пленки оксида ванадия, нанесенные при комнатной температуре для неохлаждаемых инфракрасных детекторов , Бюллетень исследований материалов, Vol. 38, с. 1235 (2003)
  41. ^ Малдаг XPV и др., «Глава 2: Основы инфракрасного и термического контроля: Часть 1. Принципы инфракрасного и термического контроля», в Справочнике по неразрушающему контролю, Инфракрасный и термический контроль, Vol. 3, 3-е изд., Колумбус, Огайо, ASNT Press (2001), стр.718.
  42. ^ Гамильтон, Ричард (1995). «Точные управляемые боеприпасы и новая эра войны» . Центр исследований авиации Королевских ВВС Австралии . Проверено 2 февраля 2009 г.
  43. ^ Зарчан П., Тактическое и стратегическое наведение ракет, AIAA (2007).
  44. ^ Махуликар, С.П., Сонаване, Х.Р., и Рао, Г.А., «Исследование инфракрасных сигнатур аэрокосмических аппаратов», Progress in Aerospace Sciences , Vol.43, стр.218 (2006).
  45. ^ Air Power Australia (март 1982 г.). «Наведение ракет с тепловым наведением» . Австралийская авиация . 1982 год (март). Ausairpower.net . Проверено 10 февраля 2012 г.
  46. ^ Харрис, округ Колумбия, «Обзор прогресса в укреплении сапфира при повышенных температурах», Proc. ШПАЙ, Том. 3705, с. 2 (1999)
  47. ^ Jump up to: а б Хоган П. и др., «Прозрачный иттрий для ИК-окна и куполов – прошлое и настоящее», Raytheon Integrated Defense Systems (10-й симпозиум Министерства обороны США по электромагнитным окнам, 2004 г.)
  48. ^ Музон, Дж. и др., «Изготовление прозрачного иттрия методом HIP и методом стеклянной инкапсуляции», J. Euro. Керам. Соц., Том. 29, с. 311 (2009)
  49. ^ Jump up to: а б Стефаник Т. и др., «Нанокомпозитная оптическая керамика для инфракрасных окон и куполов», Proc. ШПАЙ, Том. 6545 (2007)
  50. ^ Справочник по оптическим материалам , Ред. Марвин Вебер, Лазерная и оптическая наука и технологии (CRC Press, 2002)
  51. ^ «Обзор: Структурные керамические нанокомпозиты», J. Europ. Керам. Соц., Том. 17, с. 1061 (1997)
  52. ^ Нихара, К. и др., «Новая нанокомпозитная структурная керамика», Матем. рез. Соц. Симп. Учеб., Том. 286, с.405 (1993)
  53. ^ Механические свойства керамики , Вахтман, Дж. Б., Кэннон, В. Р. и Мэтьюсон, М. Дж. (John Wiley & Sons, 2009)
  54. ^ Чой, С.М., и Аваджи, Х., «Нанокомпозиты: концепция дизайна новых материалов», Sci. Тех. Адв. Матем., Том. 6, с. 2 (2005)
  55. ^ Достижения в области керамической брони IV. Часть I: Прозрачные стекла и керамика , Керамическая инженерия и научные труды, Том. 29 (Уайли, Американское керамическое общество, 2008 г.) ISBN   0-470-34497-0
  56. ^ Эшли, Дж., «Прозрачная броня – будет ли она следующей?»необработанный алмаз?», Журнал RDECOM, Командование исследований, разработок и инженерных разработок армии США (2006).
  57. ^ Клемента Р. и др., «Прозрачные броневые материалы», J. Euro. Сер. Соц., Том. 28, с. 1091 (2008)
  58. ^ Лундин, Л., «ВВС испытывают новую прозрачную броню», Связи с общественностью Исследовательской лаборатории ВВС (2005).
  59. ^ Лундин, Л., «AFRL тестирует прозрачную броню: исследователи исследуют прозрачный керамический материал, который обеспечивает лучшую защиту, чем современное пуленепробиваемое стекло, при гораздо меньшем весе и толщине», Advanced Materials and Processes (ноябрь 2006 г.)
  60. ^ Брух, А., General Electric, прозрачная магнезиально-глиноземная шпинель и метод , патент США 3516839 (1970).
  61. ^ Сэндс, Дж. М. и др., «Моделирование прозрачной керамики для улучшения военной брони», Специальный выпуск о прозрачной керамике , Journ. Европа. Сер. Соц., Том. 29, с. 261 (2009)
  62. ^ Тьюис, Б.В. и Гордон, Л.Дж., Способ получения магнезиальной шпинели , патент США 3304153 (1970).
  63. ^ Виллалобос, GR и др., «Прозрачная керамика: алюминатная шпинель магния», Материаловедение и технологии, NRL Review (2005).
  64. ^ Прозрачная керамическая композитная броня , патент США H001519 (2002 г.).
  65. ^ Прозрачная керамическая броня , патент США H001567 (2003 г.).
  66. ^ Навиас, Л., Изделия из магнезиально-глиноземной шпинели и способ их изготовления , Патент США 3083123 (1965).

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Обработка керамики перед обжигом , Онода, Дж. Я. младший и Хенч, LL, ред. (Wiley & Sons, Нью-Йорк, 1979).
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы по теме приборов ночного видения .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Transparent_ceramics&oldid=1236173307"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 42bea43514da1528cc2cdb4a2561019e__1721712960
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/42/9e/42bea43514da1528cc2cdb4a2561019e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Transparent ceramics - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)