Иттралокс

Иттралокс представляет собой прозрачную керамику, состоящую из иттрия (Y ₂ O ₃ ), содержащую примерно 10% диоксида тория (ThO ₂ ). ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Это была одна из первых прозрачных керамических изделий. ^{[ 3 ]} и был изобретен в 1966 году Ричардом К. Андерсоном в исследовательской лаборатории General Electric при спекании смесей редкоземельных минералов .

Характеристики

Спекание чистого иттрия приводит к прерывистому росту зерен и появлению пор (слева) , в то время как иттралокс имеет более однородный размер зерен и не имеет пор (справа) .

Иттралокс представляет собой твердый раствор диоксида тория в иттрии. ^{[ 4 ]} Добавка диоксида тория влияет на рост зерен при уплотнении , что приводит к улучшению оптической прозрачности. Неконтролируемый рост зерен позволяет некоторым зернам вырасти больше других, захватывая внутри себя поры. Добавка увеличивает твердость границ зерен больше, чем внутреннюю твердость зерна. ^{[ 5 ]} Это приводит к тому , что пористость остается на границах зерен, а не задерживается внутри зерен, что позволяет устранить их позже в процессе спекания . Это значительно улучшает оптическую прозрачность материала, поскольку пористость вызывает рассеяние света . ^{[ 2 ]} Сообщалось о пористости всего лишь одна часть на миллион. ^{[ 6 ]} Полученный размер зерен находился в диапазоне 10–50 мкм. ^{[ 4 ]}

Иттралокс продавался как «прозрачный, как стекло», имеет температуру плавления в два раза выше и передает частоты в ближнем инфракрасном диапазоне, а также видимый свет. ^{[ 4 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} Однако он обладает малой пластичностью при высоких температурах и низкой теплопроводностью , что делает его термостойкость немного лучше, чем у обычного стекла. ^{[ 5 ]}

Использование

Коммерциализация была ограничена, поскольку иттралокс требовал высоких температур спекания - 2000–2200°C. Иттралокс был предложен для использования в колбах ламп, высокотемпературных окнах и линзах. ^{[ 1 ]} Его исследовали на предмет использования в качестве материала окон с низкими потерями для лазеров. ^{[ 9 ]} например, в сочетании с лазерным доплеровским измерителем скорости для исследований прямоточных воздушно-реактивных двигателей . ^{[ 5 ]} Его также исследовали на предмет использования с инфракрасным оборудованием в ракетах. ^{[ 2 ]} Иттралокс, легированный оксидом неодима, использовался в качестве доказательства концепции усиления лазера в поликристаллической оксидной керамике, но не был коммерциализирован из-за низкой эффективности. ^{[ 1 ]}

Конкурирующими материалами Yttralox были оксид иттрия, содержащий оксид лантана производства GTE , и чистый материал иттрия производства Raytheon . ^{[ 2 ]}

История

Иттралокс был изобретен в 1966 году Ричардом К. Андерсоном в исследовательской лаборатории General Electric при спекании смесей редкоземельных минералов. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Первоначальная цель исследований заключалась в разработке ионных проводников для топливных элементов на основе материалов диоксида иттрия-циркония . Хотя версии с высоким содержанием диоксида циркония представляли больший интерес для ионных проводников, версии с высоким содержанием иттрия неожиданно давали прозрачные образцы. ^{[ 10 ]} Дальнейшие исследования установили, что другие оксиды элементов 4-й группы , диоксид тория и диоксид гафния , также эффективны для получения прозрачного иттрия, и система диоксида тория стала наиболее широко изученной. ^{[ 5 ]}^{[ 11 ]}^{[ 10 ]} Дальнейшую работу в GE выполняли Пол Дж. Йоргенсен, Джозеф Х. Розоловски и Дуглас Сен-Пьер. ^{[ 8 ]} О изготовлении иттралокса сообщили Грескович и Вудс. ^{[ 12 ]}

С 1982 года Иттралокс больше не производился. ^{[ 5 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Кочаваттана, Суджарини; Стивенсон, Адам; Ли, Сан-Хо; Рамирес, Мариола; Гопалан, Венкатраман; Дамм, Джон; Кастильо, Вида К.; Куорлз, Грегори Дж.; Мессинг, Гэри Л. (2008). «Спекание и рост зерен в Nd:YAG, легированном SiO2». Журнал Европейского керамического общества . 28 (7): 1527–1534. doi : 10.1016/j.jeurceramsoc.2007.12.006 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Хоган, Патрик; Стефаник, Тодд; Уиллингем, Чарльз; Джентилман, Ричард (19 мая 2004 г.). «Прозрачная иттрия для ИК-окна и куполов – прошлое и настоящее» . Центр оборонной технической информации . Симпозиум Министерства обороны США по электромагнитным окнам: 2–3.
^ Jump up to: ^а ^б «Ричард Чарльз «Дик» Андерсон» . Миссулиан . 07.09.2017 . Проверено 14 сентября 2017 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «У GE прозрачная керамика». Архив новостей химической и инженерной промышленности . 44 (43): 38. 17 октября 1966 г. doi : 10.1021/cen-v044n043.p038a . ISSN 0009-2347 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Бакли, Пакер Л. (август 1982 г.). «Исследование использования прозрачного оксида иттрия для исследования горения прямоточных воздушно-реактивных двигателей» . Центр технической информации Министерства обороны, Командование систем ВВС . стр. 6, 18, 23 . Проверено 16 сентября 2017 г.
^ Берк, Дж. Э.; Розоловский, Дж. Х. (сентябрь 1973 г.). «Серия технической информации: Спекание» . Центр оборонной технической информации . Дженерал Электрик: 11 . Проверено 16 сентября 2017 г.
^ «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.
^ Jump up to: ^а ^б Андерсон, Ричард К. и Джон Баркер (январь – февраль 1969 г.). «Уникальная оптическая керамика». Оптические спектры (Выпуск оптических материалов).
^ Харрингтон, Джеймс А. (ноябрь 1975 г.). «Материалы окон с низкими потерями для химических лазеров» . Центр оборонной технической информации . Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов. Архивировано из оригинала 2 июня 2018 года.
^ Jump up to: ^а ^б Родос, Вашингтон (8 февраля 1995 г.). «Фазовая химия при получении прозрачных поликристаллических оксидов» . В Альпере, Аллен М. (ред.). Фазовые диаграммы в современной керамике . Академическая пресса. п. 8. ISBN 9780080538723 .
^ Андерсон, Ричард К. (1970). «Тория и Иттрия» . В Альпере, Аллен М. (ред.). Высокотемпературные оксиды: оксиды редких земель, титана, циркония, гафния, ниобия и тантала . Академическая пресса. стр. 30–32. ISBN 9781483271392 .
^ Грескович, К. и Вудс, К.Н., «Изготовление прозрачного _{ThO 2} , легированного _{Y 2} O ₂ », Bull. амер. Керам. Соц., Том. 52, с. 473 (1973)

Внешние ссылки

СМИ, связанные с Иттралоксом, на Викискладе?

[:4-1] Jump up to: ^а ^б ^с Кочаваттана, Суджарини; Стивенсон, Адам; Ли, Сан-Хо; Рамирес, Мариола; Гопалан, Венкатраман; Дамм, Джон; Кастильо, Вида К.; Куорлз, Грегори Дж.; Мессинг, Гэри Л. (2008). «Спекание и рост зерен в Nd:YAG, легированном SiO2». Журнал Европейского керамического общества . 28 (7): 1527–1534. doi : 10.1016/j.jeurceramsoc.2007.12.006 .

[:3-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Хоган, Патрик; Стефаник, Тодд; Уиллингем, Чарльз; Джентилман, Ричард (19 мая 2004 г.). «Прозрачная иттрия для ИК-окна и куполов – прошлое и настоящее» . Центр оборонной технической информации . Симпозиум Министерства обороны США по электромагнитным окнам: 2–3.

[:1-3] Jump up to: ^а ^б «Ричард Чарльз «Дик» Андерсон» . Миссулиан . 07.09.2017 . Проверено 14 сентября 2017 г.

[:0-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «У GE прозрачная керамика». Архив новостей химической и инженерной промышленности . 44 (43): 38. 17 октября 1966 г. doi : 10.1021/cen-v044n043.p038a . ISSN 0009-2347 .

[:2-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Бакли, Пакер Л. (август 1982 г.). «Исследование использования прозрачного оксида иттрия для исследования горения прямоточных воздушно-реактивных двигателей» . Центр технической информации Министерства обороны, Командование систем ВВС . стр. 6, 18, 23 . Проверено 16 сентября 2017 г.

[6] Берк, Дж. Э.; Розоловский, Дж. Х. (сентябрь 1973 г.). «Серия технической информации: Спекание» . Центр оборонной технической информации . Дженерал Электрик: 11 . Проверено 16 сентября 2017 г.

[GEpressrelease-7] «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.

[opticalspectra-8] Jump up to: ^а ^б Андерсон, Ричард К. и Джон Баркер (январь – февраль 1969 г.). «Уникальная оптическая керамика». Оптические спектры (Выпуск оптических материалов).

[9] Харрингтон, Джеймс А. (ноябрь 1975 г.). «Материалы окон с низкими потерями для химических лазеров» . Центр оборонной технической информации . Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов. Архивировано из оригинала 2 июня 2018 года.

[:5-10] Jump up to: ^а ^б Родос, Вашингтон (8 февраля 1995 г.). «Фазовая химия при получении прозрачных поликристаллических оксидов» . В Альпере, Аллен М. (ред.). Фазовые диаграммы в современной керамике . Академическая пресса. п. 8. ISBN 9780080538723 .

[11] Андерсон, Ричард К. (1970). «Тория и Иттрия» . В Альпере, Аллен М. (ред.). Высокотемпературные оксиды: оксиды редких земель, титана, циркония, гафния, ниобия и тантала . Академическая пресса. стр. 30–32. ISBN 9781483271392 .

[12] Грескович, К. и Вудс, К.Н., «Изготовление прозрачного _{ThO 2} , легированного _{Y 2} O ₂ », Bull. амер. Керам. Соц., Том. 52, с. 473 (1973)

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]