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儀器網(wǎng) 行業(yè)要聞】近日，南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院光電晶體與器件實驗室解決了晶體培育裝備、熱場設(shè)計、晶體生長工藝、色度控制以及缺陷控制等系列關(guān)鍵技術(shù)，成功培育了“青蓮紫”色藍寶石，原石約15930克拉。
要想培育出“青蓮紫”色藍寶石這種尚未見到過報道的礦物寶石，需要在實驗室中以2000℃以上高溫下長時間合成，其中寶石內(nèi)著色元素復(fù)雜、濃度高，需要極其昂貴的耐高溫銥金坩堝，工藝技術(shù)復(fù)雜，成品率低，成本高昂。既然培育“青蓮紫”色藍寶石如此麻煩，那又為什么要去花費巨大精力呢？
藍寶石的礦物學(xué)名稱叫做剛玉，其
化學(xué)成分就是三氧化二鋁，三氧化二鋁的單晶熔點高達2000多度、礦物莫氏硬度僅次于鉆石。其實，藍寶石不僅僅是名貴的寶石材料，同時也是重要的光電功能晶體材料，世界第一臺激光器就是采用摻鉻氧化鋁單晶作為激光增益介質(zhì)。
AL2O
3是所有氧化鋁中最穩(wěn)定的物相，其優(yōu)異的穩(wěn)定性與它的晶體結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，并且有著粒度分布均勻、純度高、高分散的優(yōu)點。不僅如此，AL2O
3顆粒還耐磨損、良好的電絕緣性、價格低廉且原料豐富。也正是因為AL2
O3具有無比優(yōu)越的物理、熱學(xué)、光學(xué)、力學(xué)性能，使之在噴墨打印機用紙圖層、顯示屏材料、
能源、汽車、半導(dǎo)體及電腦等領(lǐng)域得到拓展應(yīng)用。
空燃比傳感器是由部分穩(wěn)定的氧化鋯和氧化鋁基質(zhì)及加熱器組成，主要是用來檢查發(fā)動機燃燒過程空氣與燃料比的儀器。氧化鋁覆蓋在氧化鋯傳感元件表面的鉑膜上，能夠防止廢氣中的雜質(zhì)腐蝕鉑膜。同時，氧化鋁還能夠被用在制造半導(dǎo)體和大規(guī)模集成電路的襯底材料及液晶顯示器材料。
控制氧化鋁燒結(jié)體中氣泡殘留量和雜質(zhì)含量，就能夠獲得無氣孔、高抗彎曲度和抗腐蝕性的氧化鋁陶瓷。
氧化鋁透明陶瓷是第一個實現(xiàn)透明的陶瓷材料，對
可見光和紅外光具有良好的透過性，同時也有著高溫強度大、耐熱性好、耐腐蝕性強及電阻率大等特點，能夠被用在高壓鈉燈、微波集成電路基片、高強度氣體放電燈的放電管、矯治牙齒用的透明陶瓷托等地方。
氧化鋁不僅是能用在這些方面，隨著鋰離子充電電池容量的不斷提高，其內(nèi)部蓄積能量越來越大，內(nèi)部的溫度就會逐漸升高，若溫度過高，就會導(dǎo)致負極隔膜被融化而造成短路。高純納米氧化鋁的絕緣、隔熱、耐高溫等特性，使之能夠用于電池負極的涂層。在隔膜上涂一層納米氧化鋁涂層，就能夠避免電極之間短路，從而提高鋰電池使用的安全性。
高純氧化鋁這種用途廣泛的無機材料原料，隨著其重要性的不斷加強，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求也變得嚴(yán)格。如何提高我國高純氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量和裝備水平并占領(lǐng)高端市場一直都是我們所需要面臨的主要問題。這一次“青蓮紫”色藍寶石的成功培養(yǎng)，不僅僅是解決了晶體培育裝備、熱場設(shè)計、晶體生長工藝、色度控制以及缺陷控制等系列關(guān)鍵技術(shù)，提高了高純氧化鋁的質(zhì)量，更是逐漸縮小我國與國外高純氧化鋁制備技術(shù)的差距，逐漸提高我國高純氧化鋁技術(shù)水平。高純氧化鋁的研制，有望更多“綠色”環(huán)境友好新工藝且生產(chǎn)成本低的材料逐漸應(yīng)用在我們的日常生活中。
(資料來源：科技日報、百科、知網(wǎng)等)
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