Seramik optik, bahan industri maju yang dikembangkan untuk digunakan dalam aplikasi optik.
Bahan optik memperoleh kegunaannya dari tindak balas mereka terhadap cahaya inframerah, optik, dan ultraviolet. Bahan optik yang paling jelas adalah kaca mata, yang dijelaskan dalam artikel kaca industri, tetapi seramik juga telah dikembangkan untuk sejumlah aplikasi optik. Artikel ini meneliti beberapa aplikasi ini, baik pasif (misalnya, tingkap, radom, sampul lampu, pigmen) dan aktif (misalnya, fosfor, laser, komponen elektro-optik).
Peranti pasif
Tingkap optik dan inframerah
Dalam keadaan tulennya, kebanyakan seramik adalah penebat jurang lebar. Ini bermaksud bahawa terdapat jurang besar keadaan terlarang antara tenaga tahap elektron yang diisi paling tinggi dan tenaga dari tahap kosong yang seterusnya. Sekiranya jurang pita ini lebih besar daripada tenaga cahaya optik, seramik ini akan menjadi telus secara optik (walaupun serbuk dan kompak berpori dari seramik tersebut akan berwarna putih dan legap kerana penyerakan cahaya). Dua aplikasi seramik telus optik adalah tingkap untuk pembaca kod bar di pasar raya dan tingkap radome dan laser inframerah.
Sapphire (bentuk kristal tunggal aluminium oksida, Al 2 O 3) telah digunakan untuk tingkap keluar pasar raya. Ia menggabungkan ketelusan optik dengan rintangan calar yang tinggi. Begitu juga, seramik polikristalin transparan kristal tunggal atau inframerah seperti natrium klorida (NaCl), kalium klorida-doped rubidium (KCl), kalsium fluorida (CaF), dan strontium fluorida (SrF 2) telah digunakan untuk radom inframerah tahan hakisan, tingkap untuk pengesan inframerah, dan tingkap laser inframerah. Bahan-bahan halida polikristalin ini cenderung menyebarkan panjang gelombang yang lebih rendah daripada oksida, meluas ke kawasan inframerah; namun, batas butirannya dan keliangan menyebarkan sinaran. Oleh itu, ia paling baik digunakan sebagai kristal tunggal. Walau bagaimanapun, halida tidak cukup kuat untuk tingkap besar: mereka boleh berubah bentuk secara plastik dengan beratnya sendiri. Untuk menguatkannya, kristal tunggal biasanya ditempa panas untuk mendorong batas butiran bersih dan ukuran butiran besar, yang tidak mengurangkan transmisi inframerah dengan ketara tetapi membiarkan badan menahan ubah bentuk. Sebagai alternatif, bahan berbutir besar boleh menjadi peleburan gabungan.
Sampul lampu
Lampu pelepasan elektrik, di mana gas tertutup digerakkan oleh voltan yang digunakan dan dengan itu dibuat untuk menyala, adalah sumber cahaya yang sangat cekap, tetapi haba dan kakisan yang terlibat dalam operasi mereka mendorong seramik optik ke had termokimia mereka. Satu kejayaan besar berlaku pada tahun 1961, ketika Robert Coble dari General Electric Company di Amerika Syarikat menunjukkan bahawa alumina (polycrystalline sintetik, Al 2 O 3) dapat disinter ke kepadatan optik dan tembus menggunakan magnesia (magnesium oksida, MgO) sebagai bantuan pensinteran. Teknologi ini membolehkan pelepasan natrium yang sangat panas dalam lampu wap natrium tekanan tinggi dimasukkan ke dalam bahan tahan api yang juga memancarkan cahaya. Plasma di dalam sampul lampu alumina dalaman mencapai suhu 1,200 ° C (2,200 ° F). Pelepasan tenaga merangkumi hampir keseluruhan spektrum yang dapat dilihat, mewujudkan cahaya putih terang yang mencerminkan semua warna - tidak seperti lampu wap natrium tekanan rendah, yang cahaya ambarnya biasa terjadi di langit-langit kota-kota besar.
Pigmen
Industri warna atau pigmen seramik adalah industri tradisional yang telah lama wujud. Pigmen seramik atau noda terbuat dari sebatian oksida atau selenida dalam kombinasi dengan unsur logam peralihan atau tanah jarang. Penyerapan cahaya panjang gelombang tertentu oleh spesies ini memberikan warna tertentu kepada sebatian tersebut. Contohnya, kobalt aluminate (CoAl 2 O 4) dan kobalt silikat (Co 2 SiO 4) berwarna biru; timah-vanadium oksida (dikenali sebagai V-doped SnO 2) dan zirkonium-vanadium oksida (V-doped ZrO 2) berwarna kuning; kobalit kromit (CoCr 2 O 3) dan kromium garnet (2CaO · Cr 2 O 3 · 3SiO 2) berwarna hijau; dan kromium hematit (CrFe 2 O 3) berwarna hitam. Warna merah yang sebenar, tidak terdapat dalam bahan silikat yang terdapat secara semula jadi, terdapat dalam larutan pepejal kadmium sulfida dan kadmium selenide (CdS-CdSe).
Pigmen serbuk dimasukkan ke dalam badan seramik atau kaca untuk memberikan warna pada barang yang dipecat. Kestabilan terma dan kelembapan kimia semasa menembak adalah pertimbangan penting.
