Transparente Keramiken

Henry Bohrmann April 6, 2016 T 63 0
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Viele keramische Materialien, sowohl glasartigen und kristallinen, haben den Einsatz als optisch transparenten Materialien in verschiedenen Formen von Massenfestkörper-Komponenten mit hoher Oberfläche Formen wie dünne Folien, Beschichtungen und Fasern gefunden. Lichtleitfasern geführten Lichtwellenübertragung, optische Schalter, Laserverstärkern und Linsen, Rechner für Festkörperlaser und optische Fenstermaterialien für Gaslaser und Infrarotwärmesuch: solche Vorrichtungen haben eine weit verbreitete Verwendung für verschiedene Anwendungen in der elektrooptischen Feld darunter gefunden Geräte zur Raketenlenksysteme und IR-Nachtsicht.

Während einkristalline Keramiken können weitgehend fehlerfrei sind, wird die optische Transparenz in polykristallinen Materialien von der Lichtmenge, die sich durch ihre mikrostrukturellen gestreut wird begrenzt. Die Menge der Lichtstreuung hängt daher von der Wellenlänge der einfallenden Strahlung oder Licht.

Da zum Beispiel sichtbares Licht eine Wellenlängenskala in der Größenordnung von mehreren hundert Nanometern, werden Streuzentren weisen Abmessungen auf einem ähnlichen räumlichen Skala. Die meisten keramischen Materialien, wie Aluminiumoxid und seine Verbindungen sind aus Feinpulvern gebildet, wodurch eine feinkörnige Mikrostruktur mit polykristallinen Streuzentren vergleichbar mit der Wellenlänge von sichtbarem Licht gefüllt ist. Somit sind sie in der Regel opak, im Gegensatz zu transparenten Materialien. Jüngsten nanoskaligen Technologie hat jedoch ermöglichte die Herstellung von kristallinen transparenten Keramiken wie Aluminiumoxid Al2O3, Yttriumoxid-Aluminiumoxid-Granat und Neodym-dotierten Nd: YAG.

Einbringen

Transparente Keramiken haben vor kurzem ein hohes Maß an Interesse und Bekanntheit erworben. Basic-Anwendungen sind Laser und Schneidwerkzeuge, transparent Rüstung Fenster, Nachtsichtgeräte und Bugspitzen für Wärme suchende Raketen. Derzeit erhältliche Infrarot transparente Materialien zeigen typischerweise einen Kompromiss zwischen optische Leistung und mechanische Festigkeit. So ist beispielsweise Saphir sehr stark, aber es fehlt die volle Transparenz in der gesamten 3-5 Mikrometer mittleren IR-Bereich. Yttriumoxid ist vollständig transparent 3-5 Mikrometer, aber es fehlt eine ausreichende Festigkeit, Härte und Temperaturwechselbeständigkeit für High-Performance-Anwendungen in der Luftfahrt. Nicht überraschend, eine Kombination dieser beiden Materialien in der Form von der Yttriumoxid-Aluminiumoxid-Granat hat sich als einer der Top-Performer auf dem Feld sein.

Im Jahr 1961 begann General Electric verkauft transparenten Aluminiumoxid Lucalox Glühbirnen. Im Jahr 1966 verkündete GE eine keramische "durchsichtig wie Glas", rief Yttralox. Im Jahr 2004 Anatoly Rosenflanz und Kollegen an 3M verwendet einen "Flammspritzen" Technik, um Aluminiumoxid mit Seltene-Erden-Metalloxide, um hochfeste Glaskeramik mit guten optischen Eigenschaften zu produzieren legieren. Das Verfahren vermeidet viele der Probleme bei herkömmlichen Glasformungs gestoßen und ausziehbar auf andere Oxide sein. Dieses Ziel wurde leicht erreicht worden und ausführlich in Laboratorien und Forschungseinrichtungen weltweit mit den aufstrebenden chemischen Verarbeitungsverfahren mit den Verfahren der Sol-Gel-Chemie und der Nanotechnologie umfasst demonstriert.

Viele keramische Materialien, sowohl glasartigen und kristallinen, haben den Einsatz als Wirte für Festkörperlaser und als optisches Fenster Materialien für Gaslaser gefunden. Die erste Arbeitslaser wurde durch Theodore H. Maiman im Jahr 1960 bei Hughes Research Laboratories in Malibu, die die Kante an anderen Forschungsteams von Charles H. Townes an der Columbia University, Arthur Schawlow bei den Bell Labs und Gould an TRG geführt hatte gemacht. Maiman verwendete eine Festkörperlichtgepumpten synthetischer Rubin auf rotem Laserlicht mit einer Wellenlänge von 694 Nanometern zu erzeugen. Synthethic Rubinlasern sind noch im Einsatz.

Crystals

Rubinlaser aus Einkristallsaphir Aluminiumoxidstangen mit einer geringen Konzentration von Chrom Cr dotiert ist, typischerweise im Bereich von 0,05%. Die Stirnflächen stark mit einer ebenen und parallelen Anordnung poliert. Neodym dotiertes YAG hat sich als eine der besten Festkörperlaser-Materialien sein. Seine unbestreitbare Dominanz in einer Vielzahl von Laseranwendungen wird durch eine Kombination aus hohem Emissionsquerschnitt mit langen spontane Emission Lebensdauer, hohe Zerstörschwelle, mechanische Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit und geringe Wärmestrahlverzerrung bestimmt. Die Tatsache, dass das Czochralski-Kristallwachstum von Nd: YAG ist eine ausgereifte, fügt hoch reproduzierbar und relativ einfachen technischen Verfahren erheblich auf den Wert des Materials.

Nd: YAG-Laser sind in der Herstellung zum Gravieren, Ätzen oder Kennzeichnung einer Vielzahl von Metallen und Kunststoffen verwendet. Sie werden häufig in der Fertigung zum Schneiden und Schweißen von Stahl und verschiedene Legierungen verwendet. Für Automobilanwendungen die Leistungspegel sind in der Regel 1-5 kW. Zusätzlich Nd: YAG-Laser sind in der Augenheilkunde verwendet werden, um Hinterkapseltrübung, eine Bedingung, die nach einer Kataraktoperation, und für die Peripherie Iridotomie in Patienten mit akutem Engwinkelglaukom, wo es chirurgische Iridektomie abgelöst auftreten können korrigieren. Frequenzverdoppelten Nd: YAG-Laser werden für pan-retinale Photokoagulation bei Patienten mit diabetischer Retinopathie. In der Onkologie, Nd: YAG-Laser verwendet werden, um Hautkrebs zu entfernen. Diese Laser sind auch ausgiebig auf dem Gebiet der kosmetischen Medizin für die Laser-Haarentfernung und die Behandlung von kleineren Gefäßdefekte wie Besenreiser im Gesicht und Beine benutzt. Kürzlich zum Präparieren Cellulitis, eine seltene Hautkrankheit in der Regel auf der Kopfhaut auftritt, verwendet. Verwendung Hysteroskopie im Bereich der Gynäkologie, der Nd: YAG-Laser wurde zur Entfernung von Uterus Septen im Inneren des Uterus verwendet. In der Zahnmedizin, Nd: YAG-Laser sind für die Weichgewebe Operationen in der Mundhöhle verwendet.

Glasses

Gläser werden auch weit als Host-Materialien für Laser verwendet. Relativ zu kristallinem Laser bieten sie eine verbesserte Flexibilität in der Größe und Form und können ohne weiteres so groß, homogenen, isotropen Festkörper mit hervorragenden optischen Eigenschaften hergestellt werden. Die Brechungsindizes der Glas-Laser Wirte können zwischen etwa 1,5 und 2,0 variiert werden kann, und sowohl der Temperaturkoeffizient von n, und die spannungsoptische Koeffizient kann durch Änderung der chemischen Zusammensetzung zugeschnitten werden. Gläser haben eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das Aluminiumoxid oder YAG jedoch die Beschränkungen für ihre Verwendung in der kontinuierlichen und hohen Wiederholungsraten-Anwendungen auferlegt.

Die Hauptunterschiede zwischen dem Verhalten von Glas und kristallinen Keramiklaserwirtmaterialien werden mit der größeren Variation in der lokalen Umgebung des Laserionen in amorpher Festkörper verbunden. Dies führt zu einer Verbreiterung der Fluoreszenz-Niveaus in Gläsern. Zum Beispiel die Breite des Nd Emission im YAG ~ 10 Å, verglichen mit ~ 300 Å typische Oxid-Gläsern. Der verbreiterte fluoreszierende Linien in Gläsern erschweren Dauerstrichlaserbetrieb, bezogen auf die gleiche Laserionen in kristalliner Festkörperlaser Hosts erhalten.

Mehrere Gläser sind in transparent Rüstung verwendet werden, wie normale Flachglas, Borosilikatglas, und Quarzglas. Flachglas war die häufigste Glas aufgrund seiner niedrigen Kosten verwendet. Aber größer Anforderungen an die optischen Eigenschaften und die ballistische Leistung haben die Entwicklung neuer Materialien erforderlich. Chemischen oder thermischen Behandlungen können die Stärke der Gläser zu erhöhen, und die gesteuerte Kristallisation von bestimmten Glaszusammensetzungen können optische Qualität Glaskeramiken herzustellen. Alstom Grid GmbH produziert derzeit eine Lithium-di-Silikatbasis Glaskeramik TransArm bekannt, für den Einsatz in transparenten Panzerungssysteme. Es hat all die Verarbeitbarkeit eines amorphen Glas, sondern auf Rekristallisation es ähnlich wie bei einem kristallinen Keramikeigenschaften zeigt. Vycor ist 96% Quarzglas, das kristallklare, leicht und mit hoher Festigkeit ist. Ein Vorteil dieser Art von Materialien ist, dass sie in großen Bögen und andere gekrümmte Formen hergestellt werden.

Nanomaterialien

Es wurde vor kurzem gezeigt, dass die Laserelemente aus feinkörnigem durch Sintern bei niedriger Temperatur mit hoher Reinheit Nanopartikel und Pulvern hergestellte keramische Nanomaterialien können bei relativ niedrigen Kosten hergestellt werden. Diese Komponenten sind frei von inneren Spannungen oder Eigendoppelbrechung und ermöglichen relativ große Dotierungen oder optimierte kundenspezifische Dotierungsprofile. Dies unterstreicht die Verwendung von keramischen Nanomaterialien als besonders wichtig für die Hochenergie-Laserelemente und Anwendungen.

Primäre Streuzentren in polykristallinen Nanomaterialien aus der Sinter von hoher Reinheit Nanopartikeln und Pulvern umfassen mikrostrukturelle Defekte wie Restporosität und Korngrenzen. Somit Opazität teilweise von der inkohärenten Lichtstreuung an inneren Oberflächen und Schnittstellen. Zusätzlich zu der Porosität, sind in Form von Korngrenzen, die nanoskalige Regionen kristalline Ordnung trennen die meisten der Oberflächen oder Innenflächen in keramische Nanomaterialien. Außerdem, wenn die Größe des Streuzentrums deutlich unterhalb der Größe der Wellenlänge des Lichts reduziert Streuung der Lichtstreuung tritt nicht mehr in nennenswertem Umfang.

Bei der Verarbeitung von Hochleistungskeramik Nanomaterialien mit überlegener opto-mechanischen Eigenschaften unter widrigen Bedingungen wird die Größe der Kristallkörner weitgehend von der Größe der kristallinen während der Synthese oder Bildung des Objektes in dem Ausgangsstoff vorhandenen Partikel bestimmt. Damit eine Verringerung der ursprünglichen Partikelgröße deutlich unter der Wellenlänge des sichtbaren Lichts eliminiert einen Großteil der Lichtstreuung, was zu einer transluzenten oder gar transparenten Material.

Weiterhin zeigen die Ergebnisse, dass die mikroskopisch kleinen Poren gesinterte keramische Nanomaterialien, vor allem an den Verbindungsstellen von mikrokristalliner Körner eingeschlossen, bewirken, dass Licht streuen und verhindert echte Transparenz. Es wurde beobachtet, daß die gesamte Volumenanteil dieser nanoskaligen Poren muß weniger als 1% für hochwertige optische Übertragung, dh die Dichte zu 99,99% der theoretischen Dichte kristallinen sein.

Laser

Nd: YAG

Zum Beispiel ein 1,46 kW Nd: YAG-Laser wurde durch Konoshima Chemical Co. in Japan nachgewiesen. Darüber hinaus realisiert Livermore Forscher, dass diese feinkörnigen keramischen Nanomaterialien könnten erheblich Hochleistungslasern in der National Ignition Facility Programme Direktion verwendet profitieren. Insbesondere begann eine Livermore Forschungsteam zur erweiterten transparenten Nanomaterialien aus Konoshima zu erwerben, um festzustellen, ob sie die optischen Anforderungen an Livermore Festkörperwärmekapazität Laser benötigt treffen. Liver Forschern wurden auch zum Testen von Anwendungen dieser Materialien für Anwendungen wie fortschrittliche Treiber für lasergetriebenen Fusionskraftwerken.

Durch mehrere Arbeiter aus dem NIF unterstützt wird, hat der Livermore-Team mit 15 mm Durchmesser Proben aus transparentem Nd: YAG von nanoskaligen Teilchen und Pulver, und ermittelt die wichtigsten Parameter ihrer Qualität zu beeinträchtigen. In den dieser Objekte, das Team weitgehend folgte den japanischen Produktion und Verarbeitung Methoden und verwendet ein Haus in Ofen zu sintern Vakuum die Nanopulver. Alle Proben wurden dann für heißisostatisches Pressen geschickt. Schließlich wurden die Komponenten wieder in für die Beschichtung und Prüfung Livermore, mit Ergebnissen anzeigt außergewöhnliche optische Qualität und Eigenschaften.

Ein japanischer / ostindischen Konsortium hat speziell auf die spektroskopischen fokussiert und stimulierte Emission Eigenschaften von Nd in transparenten YAG Nanomaterialien für Laseranwendungen. Ihre Materialien wurden unter Verwendung von Vakuum-Sintertechniken synthetisiert. Die spektroskopischen Studien legen nahe, allgemeine Verbesserung der Absorption und Emission und Reduzierung der Streuverlust. Rasterelektronenmikroskop und Transmissionselektronenmikroskop Beobachtungen zeigten eine hervorragende optische Qualität mit niedrigem Porenvolumen und der engen Korngrenzenbreite. Fluoreszenz- und Raman-Messungen zeigen, dass die Nd dotiertes YAG Nanomaterial ist in der Qualität seiner einkristallinen Gegen sowohl in seiner strahlenden und nicht-strahlenden Eigenschaften vergleichbar. Stark einzelnen Ebenen aus der Absorptions- und Fluoreszenzspektren erhalten und sind in oredr analysiert, um die stimulierte Emission in dem Material Kanäle identifizieren sind. Laserleistungsstudien bevorzugter Einsatz hohe Dotierstoffkonzentration in der Gestaltung eines effizienten Mikrochiplaser. Mit 4 at% Dotierungs, erhält die Gruppe einen Steigungseffizienz von 40%. High-Power-Laser-Experimente ergeben eine optisch-optische Wirkungsgrad von 30% für Nd: YAG Nanomaterial als für einen Nd: YAG-Einkristall im Vergleich zu 34%. Optische Verstärkungsmessungen in diesen Materialien durchgeführt, zeigen auch Werte vergleichbar Einkristall, die Unterstützung der Behauptung, dass solche Unterlagen von geeigneten Ersatzstoffen, Einkristalle in Festkörperlaser-Anwendungen sein.

Yttriumoxid Y2O3

Die ersten Arbeiten in der Entwicklung transparenter Yttriumoxid Nanomaterialien wurde von General Electric in den 1960er Jahren durchgeführt.

Im Jahr 1966 wurde eine transparente Keramik, Yttralox, wurde von Dr. Richard C. Anderson an der General Electric Research Laboratory erfunden, mit weiteren Arbeit an GE für Metallurgie und Keramik Labor von Drs. Paul J. Jorgensen, Joseph H. Rosolowski und Douglas St. Pierre. Yttralox "transparent wie Glas", hat einen Schmelzpunkt doppelt so hoch ist, und überträgt Frequenzen im nahen Infrarot-Bereich als auch sichtbares Licht.

Weiterentwicklung der Yttrium-Keramiknanomaterialien wurde von General Electric in den 1970er Jahren in Schenectady und Cleveland durchgeführt, motiviert durch Beleuchtung und keramische Laseranwendungen. Yttralox, transparent Yttriumoxid Y2O3 enthält ~ 10% Thoriumoxid wurde von Greskovich und Woods fabriziert. Der Zusatzstoff diente, das Kornwachstum während der Verdichtung zu steuern, so dass die Porosität blieb auf Korngrenzen und nicht im Inneren Körner, wo es ziemlich schwierig sein, die während der Anfangsphase des Sinter beseitigen würde gefangen. Typischerweise als polykristalline Keramiken während der Wärmebehandlung zu verdichten, wachsen Körner in Größe, während die restlichen Porosität sinkt sowohl in Volumenanteil und in der Größe. Optisch transparent Keramik nahezu porenfrei sein.

GE transparent Yttralox wurde von GTE Lanthanoxid dotierten Yttriumoxid mit ähnlichen Niveau der Additiv folllowed. Beide Materialien notwendigen Brennzeiten bei Temperaturen von über 2000 ° C erweitert. La2O3 - dotiertem Y2O3 ist von Interesse für die Infrarot-Anwendungen, weil sie eine der längsten Wellenlänge Sendeoxide. Es refraktär ist mit einem Schmelzpunkt von 2430 ° C und hat eine moderate Koeffizienten der thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Die Wärmeschock und Erosionsbeständigkeit wird als Zwischenprodukt aus den Oxiden, aber hervorragend zu sein im Vergleich zu Nicht-Oxid-IR durchlässigen Materialien. Ein wichtiger Aspekt ist die geringe Emissivität von Yttriumoxid, die beim Erhitzen Hintergrundstrahlung begrenzt. Es ist auch bekannt, daß die Phononkante bewegt sich allmählich zu kürzeren Wellenlängen als ein Material erwärmt.

Darüber hinaus ytrria selbst, Y2O3 wurde eindeutig als prospektive Festkörperlasermaterial identifiziert. Insbesondere Laser mit Ytterbium als Dotierungs ermöglichen den effizienten Betrieb sowohl im cw-Betrieb und im Pulsregime.

Bei hoher Konzentration von Anregungen und schlechte Kühlung, die Löschung der Emission bei Laserfrequenz und Lawinen breitbandige Emission stattfindet.

Zukunft

Das Livermore Team ist auch die Erforschung neuer Möglichkeiten, um chemisch zu synthetisieren, die anfänglichen Nanopulvern. Im CMS über die letzten 5 Jahre die Kreditaufnahme auf Know-how entwickelt, das Team wird die Synthese von Nanopulver auf Basis von Sol-Gel-Verarbeitung, und dann entsprechend Sintern, um die Festkörper-Laserkomponenten zu erhalten. Eine andere Technik, die getestet nutzt einen Verbrennungsprozess, um die Pulver, die durch Brennen eines organischen Feststoffes, Yttrium, Aluminium und Neodym zu erzeugen. Der Rauch wird dann gesammelt, die von kugelförmigen Nanoteilchen besteht.

Das Livermore Team ist auch die Erforschung neuer Bildungstechniken, die die Fähigkeit, vielfältiger, und möglicherweise komplizierter, Formen zu schaffen. Dazu gehören Schalen und Röhren für eine verbesserte Kopplung mit dem Pumplicht und für eine effizientere Wärmeübertragung. Zusätzlich können verschiedene Materialien koextrudiert und anschließend zu einer monolithischen transparenten festen gesintert werden. Eine Verstärkerplatte gebildet, so dass ein Teil der Struktur an den geführten Lichtwellenübertragungs wirkt, um Pumplicht von Laserdioden in Regionen mit einer hohen Konzentration von Dotierstoff-Ionen in der Nähe der Plattenmitte zu konzentrieren.

Im Allgemeinen Nanomaterialien versprechen, erheblich erweitern die Verfügbarkeit von Low-Cost, High-End-Laserkomponenten in viel größeren Größen als dies mit herkömmlichen einkristallinen Keramik möglich. Viele Klassen von Laserkonstruktionen könnten von Nanomaterialien basierenden Laserstrukturen profitieren, wie beispielsweise verstärkt mit integrierten Randverkleidung. Nanomaterialien können auch in jüngerer Zeit die bieten mehr robusten und kompakten Designs für High-Spitzenleistung, Fusion-Class-Laser für die Halde Verantwortung, sowie hohe durchschnittliche Leistungslasern für die globale Theater ICBM Raketenabwehrsysteme (zB Strategic Defense Initiative SDI oder Missile Defense Agency.

Nachtsicht

Ein Nachtsichtgerät ist ein optisches Instrument, das Bilder in Ebenen des Lichts nähern völliger Dunkelheit produziert werden können. Sie werden häufig von den militärischen und den Strafverfolgungsbehörden verwendet, aber sind für zivile Nutzer. Nachtsichtgeräte wurden erstmals im Zweiten Weltkrieg eingesetzt und kam in breiten Einsatz im Vietnamkrieg. Die Technologie hat sich seit ihrer Einführung weiterentwickelt, was zu mehreren "Generationen" von Nachtsichtgeräten mit zunehmender Leistung und Preis sinkt. Die United States Air Force mit Panoramanachtsichtbrille, die das Sichtfeld des Benutzers zu verdoppeln auf rund 95 Grad unter Verwendung von vier 16 mm Bildverstärker Röhren, anstatt die Standard-Zwei 18 mm Rohren experimentiert.

Wärmebilder tatsächlich visuellen Anzeigen der Menge an Infrarotenergie emittiert wird, übertragen und reflektiert wird von einem Objekt. Denn es gibt mehrere Quellen für Infrarotenergie, ist es schwierig, eine genaue Temperatur eines Gegenstands unter Verwendung dieses Verfahrens erhalten. Eine Wärmebildkamera ist in der Lage Algorithmen, um die Daten zu interpretieren und bauen ein Bild auf. Obwohl das Bild zeigt dem Betrachter eine Näherung der Temperatur, bei der das Objekt in Betrieb ist, wird die Kamera tatsächlich die Verwendung mehrerer Quellen von Daten basierend auf den Bereichen um das Objekt, um diesen Wert zu bestimmen, und nicht als Erfassung der Ist-Temperatur.

Nachtsichtbild Infrarot-Geräten in der nahen Infrarot, gerade jenseits des sichtbaren Spektrums und emittiert oder reflektiert nahen Infrarot in komplette visuelle Dunkelheit. Alle Objekte über dem absoluten Temperaturnullpunkt emittieren Infrarotstrahlung. Daher ist eine hervorragende Möglichkeit, um Temperaturschwankungen zu messen, um eine Infrarot-Sichtgerät, in der Regel eine Brennebenenanordnung Infrarotkamera zum Aufspüren von Strahlung in den mittel- und langwellige Infrarot-Bands, wie MWIR und LWIR bezeichnet, um zwei der hohen Durchlässigkeit zu verwenden, entspricht Infrarot-Fenster. Abnormalen Temperaturprofile an der Oberfläche eines Objekts sind ein Hinweis auf ein potentielles Problem. Infrarot-Thermographie und Wärmebild und thermische Video-, sind Beispiele von Infrarot-Imaging Science. Wärmebildkameras erkennen Strahlung im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums und Bilder von dieser Strahlung zu erzeugen, die so genannte Thermogramme.

Da Infrarotstrahlung wird von allen Objekten in der Nähe von Raumtemperatur emittiert wird, gemäß der Schwarzkörperstrahlung Gesetz macht Thermografie es möglich, seine Umwelt mit oder ohne sichtbare Beleuchtung zu sehen. Die Menge an Strahlung, die von einem Objekt emittiert steigt mit der Temperatur. Daher ermöglicht die Thermografie eine Temperaturschwankungen zu sehen. Wenn durch eine Wärmebildkamera betrachtet, warme Objekte zeichnen sich gut gegen Kühler Hintergründe; Menschen und anderen Warmblütern werden einfach gegen die Umwelt, Tag und Nacht sichtbar. Als Ergebnis ist Thermografie besonders nützlich für das Militär und Sicherheitsdienste.

Thermografie

Thermografie hat eine lange Geschichte, obwohl seine Verwendung hat sich mit den kommerziellen und industriellen Anwendungen der vergangenen 50 Jahre erhöht. Feuerwehrmänner verwenden Thermografie, um durch Rauch zu sehen, um Personen zu finden, und um die Basis eines Feuers zu lokalisieren. Wartungstechniker verwenden Thermographie zur Überhitzung Gelenken und Abschnitten von Stromleitungen, die eine verräterische Zeichen des bevorstehenden Ausfall sind zu lokalisieren. Hochbau Techniker können thermische Signaturen, die Wärmelecks in fehlerhafter Wärmedämmung angeben und können die Ergebnisse nutzen, um die Effizienz der Heizung und Klimaanlagen zu verbessern sehen. Einige physiologische Veränderungen in Menschen und anderen warmblütigen Tieren kann auch mit Wärmebild während der klinischen Diagnostik überwacht werden.

In Thermographie, Infrarotstrahlung mit Wellenlängen zwischen 8-13 Mikrometer auf den Detektor trifft Material, Erhitzen und damit ändern ihren elektrischen Widerstand. Diese Widerstandsänderung wird gemessen und in Temperaturen, die verwendet werden können, um ein Bild zu erzeugen verarbeitet. Im Gegensatz zu anderen Arten von Infrarot-Detektorgeräte, weiß Mikrobolometer Verwendung eines transparenten keramischen Detektor erfordern Kühlung. Somit ist ein Mikrobolometer wesentlichen ein ungekühlter thermischer Sensor.

Die im Detektor verwendete Material muß große Widerstandsänderungen infolge winziger Änderungen in der Temperatur zu zeigen. Wenn das Material erwärmt wird, aufgrund der eingehenden Infrarotstrahlung, der Widerstand des Materials ab. Dies ist auf die Materialwiderstandstemperaturkoeffizienten insbesondere dessen negativem Temperaturkoeffizienten zusammen. Industrie fertigt derzeit Mikrobolometer, die Materialien mit TCRs in der Nähe von 2% enthalten.

VO2 und V2O5

Das am häufigsten verwendete Keramikmaterial in IR-Strahlung Mikrobolometer ist Vanadiumoxid. Die verschiedenen kristallinen Formen von Vanadium-Oxid umfassen sowohl VO2 und V2O5. Abscheidung bei hohen Temperaturen und Durchführen Nachtempern erlaubt die Herstellung dünner Filme dieser crystlalline Verbindungen mit überlegenen Eigenschaften, die sich leicht in den Herstellungsprozess integriert werden kann. VO2 niederohmig, sondern erfährt eine Metall-Isolator-Phasenänderung in der Nähe von 67 ° C und hat auch eine geringere TCR-Wert. Auf der anderen Seite weist V2O5 hohen Widerstand als auch eine hohe TCR.

Andere IR-transparenten keramischen Materialien, die untersucht wurden, umfassen dotierten Formen von CuO, MnO und SiO.

Missiles

Viele keramische Nanomaterialien von Interesse für transparente Rüstung Lösungen werden auch für elektromagnetische Fenstern. Zu diesen Anwendungen gehören Radome, IR Kuppeln, Sensorschutz und multispektrale Fenster. Optischen Eigenschaften der für diese Anwendungen verwendeten Materialien sind kritisch, da sich das Übertragungsfenster und zugehörige Trenngrenzen steuern die spektrale Bandbreite, über die sich das Fenster in Betrieb ist. Muss nicht nur diese Materialien besitzen, Abriebbeständigkeit und Festigkeitseigenschaften der meisten gemeinsamen Rüstungs Anwendungen, aber aufgrund der extremen Temperaturen mit der Umgebung von Militärflugzeugen und Raketen verbunden sind, der muss auch eine ausgezeichnete thermische Stabilität besitzen.

Wärmestrahlung von der Oberfläche eines Gegenstandes, ist emittierten elektromagnetischen Strahlung aufgrund der Temperatur des Objekts. Infrarot-Such bezieht sich auf eine passive Raketenlenksystem, das die Emission von einem Target aus elektromagnetischer Strahlung verwendet im infraroten Teil des Spektrums, um es zu verfolgen. Raketen, die Infrarot-seeking benutzen, werden oft als "Wärmesuchende" bezeichnet, da Infrarot ist knapp unterhalb des sichtbaren Spektrums des Lichts in der Frequenz und wird stark von heißen Körpern abgestrahlt. Viele Objekte, wie Menschen, Fahrzeugmotoren und Flugzeug erzeugen und Wärme zu speichern, und im Vergleich zu Objekten im Hintergrund als solche sind vor allem in der Infrarotlichtwellenlängen sichtbar ist.

Saphirblau

Das aktuelle Material der Wahl für High-Speed ​​Infrarot-Lenkflugkörper Kuppeln ist Einkristallsaphir. Die optische Übertragung von Saphir nicht tatsächlich auszudehnen, um den gesamten mittleren Infrarotbereich abdecken, sondern beginnt bei Wellenlängen von mehr als etwa 4,5 & mgr; m bei Raumtemperatur absetzen. Während die Festigkeit von Saphir ist besser als die von anderen mittleren Bereich Infrarot-Kuppel Materialien bei Raumtemperatur, schwächt sie oberhalb ~ 600 ° C.

Beschränkungen in Bezug auf größere Fläche Saphire sind oft unternehmensbezogene, dadurch größere Induktionsöfen und kostspielige Werkzeugwerkzeuge notwendig sind, um den aktuellen Herstellungs Grenzwerte überschreiten. Doch als Industrie, Saphirhersteller wettbewerbsfähig im Angesicht der Beschichtung-gehärtetem Glas und neue keramische Nanomaterialien geblieben und immer noch gelungen, hohe Performance und einen erweiterten Markt anzubieten.

Yttriumoxid Y2O3

Alternative Materialien, wie Yttriumoxid, bieten eine bessere optische Leistung, aber schlechtere mechanische Haltbarkeit. Zukünftige High-Speed ​​Infrarot-Lenkflugkörper wird neue Kuppeln, die wesentlich haltbarer als die heute im Einsatz sind, erfordern, unter Beibehaltung maximaler Transparenz in einem breiten Wellenlängenbereich. Besteht eine langjährige Kompromiss zwischen optischen Bandpass und mechanische Beständigkeit in der aktuellen Kollektion von Einphasen-Infrarot-Sende-Materialien, zwingt Raketen Designer auf die Systemleistung beeinträchtigen. Optische Nanocomposites kann die Möglichkeit, neue Materialien, die diesen traditionellen Kompromiss zu überwinden Ingenieur zu präsentieren.

Die ersten Endwert Raketenkuppeln aus transparentem Yttriumoxid von nanoskaligen keramischen Pulvern hergestellt wurden, in den 1980er Jahren unter Marine Finanzierung entwickelt. Raytheon perfektioniert und dadurch ihre undotierten polykristallinen Yttriumoxid, während Lanthanoxid dotierten Yttriumoxid wurde in ähnlicher Weise durch GTE Labs entwickelt. Die beiden Versionen hatten vergleichbare IR Lässigkeit, Bruchzähigkeit und Wärmeausdehnung, während die undotierte Version zeigte doppelten Wert der Wärmeleitfähigkeit.

Erneutes Interesse an Yttriumoxid Fenstern und Kuppeln hat sich bemüht, die mechanischen Eigenschaften von mit Hilfe von nanoskaligen Materialien mit Sub-Mikrometer oder Nanokörner zu verbessern aufgefordert werden. In einer Studie wurden drei Anbieter ausgewählte nanoskalige Pulver für die Prüfung und Bewertung bereitzustellen, und sie zu einem herkömmlichen Yttriumoxidpulver zuvor verwendet, um transparent Yttriumoxid herzustellen, verglichen wurden. Während alle der Nanopulver ausgewertet hatten Verunreinigungsgrade, die zu hoch, um die Verarbeitung, um vollständige Transparenz zu ermöglichen waren, 2 von ihnen wurden zu theoretischen Dichte und moderate Transparenz verarbeitet. Die Proben wurden in eine geschlossene Poren Zustand bei Temperaturen von bis zu 1400 ° C gesintert,

Bei ~ 30 kpsi bei einer Temperatur ähnlich der des anfänglichen Sinterns - 10 Stunden nach der relativ kurzen Sinterzeit wird das Bauteil in einer isostatischen Heißpresse gelegt und für 3 verarbeitet. Die aufgebrachte isostatischen Druck liefert zusätzliche Triebkraft für die Verdichtung durch eine erhebliche Erhöhung der Atomdiffusionskoeffizienten, die zusätzliche viskose Strömung an oder nahe den Korngrenzen und interkristalline Poren fördert. Mit diesem Verfahren wurden transparente Yttriumoxid Nanomaterialien bei niedrigeren Temperaturen, kürzere Gesamtbrennzeiten und ohne zusätzliche Additive, die die Wärmeleitfähigkeit verringern neigen produziert.

Kürzlich wurde ein neueres Verfahren von Mouzon, die auf den Verfahren der Glas Kapselung in Verbindung mit Vakuum-Sintern bei 1600 ° C, gefolgt von isostatischem Heißpressen bei 1500 ° C aus einem handelsüblichen Pulver stark agglomeriert beruht devleoped worden. Die Verwendung von evakuierten Glaskapseln einer HIP-Behandlung zugelassen Proben, die offene Porosität zeigte nach dem Vakuum-Sinter um die Transparenz zu sintern durchzuführen. Die Sinterreaktion des untersuchten Pulvers wurde durch sorgfältige mikro Beobachtungen mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie und der optischen Mikroskopie sowohl in Reflexion und Transmission untersucht. Der Schlüssel zu diesem Verfahren ist es, die Porosität intergranularen beim Vorsintern zu halten, so dass er anschließend durch HIP-Behandlung entfernt werden. Es wurde festgestellt, dass Agglomerate von dicht gepackten Teilchen sind hilfreich, um diesen Zweck zu erreichen, da sie vollständig zu verdichten und lassen Sie nur intergranulare Porosität.

Composites

Vor der Arbeit an Raytheon getan hatte optischen Eigenschaften in Nanoverbundkeramikmaterialien wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Ihre Studien eindeutig nahezu theoretische Transmission im Nanokomposit optische Keramiken erstmals demonstriert. Die Yttriumoxid / Magnesiumoxid binäres System ist ein ideales Modellsystem für die Nanoverbundbildung. Gibt es nur begrenzte Löslichkeit im festen Zustand in einem der beiden Bestandteilphasen, wodurch eine breite Palette von Zusammensetzungen untersucht und miteinander verglichen werden. Gemäß dem Phasendiagramm sind Zweiphasen-Mischungen für alle Temperaturen unterhalb ~ 2100ºC stabil. Außerdem dürfen weder Yttriumoxid oder Magnesiumoxid zeigt keine Absorption in der 3-5 & mgr; m Mid-Range-IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums.

In optischen Nanokomposite sind zwei oder mehr dringenden Phasen in einer Sub-Mikrometer Korngrße, vollständig dichten Körpers gemischt. Infrarotlichtstreuung in dem Material minimiert werden, solange die Korngröße der einzelnen Phasen deutlich smaAller als Infrarot-Wellenlängen. Experimentelle Daten deuten darauf hin, dass die Begrenzung der Korngröße des Nanokomposits auf etwa 1/15 der Wellenlänge von Licht ist ausreichend, um Streuung zu begrenzen.

Nanokomposite von Yttriumoxid und Magnesiumoxid wurden mit einer Korngröße von etwa 200 nm hergestellt. Diese Materialien haben eine gute Übertragung in der 3-5 & mgr; m-Bereich und Stärken höher als die für einphasige einzelnen Bestandteile ergab. Verbesserung der mechanischen Eigenschaften in Nanoverbundkeramikmaterialien intensiv untersucht worden. Ein signifikanter Anstieg der Festigkeit, Zähigkeit und Kriechfestigkeit in Systemen einschließlich SiC / Al2O3, SiC / Si3N4, SiC / MgO und Al2O3 / ZrO2 beobachtet.

Die beobachteten Verfestigungsmechanismen variieren je nach Stoffsystem, und es scheint nicht, alle allgemeinen Konsens bezüglich Verfestigungsmechanismen sein, sogar innerhalb eines gegebenen Systems. In der SiC / Al2O3-System zum Beispiel ist es weithin bekannt und anerkannt, dass die Zugabe von SiC-Teilchen in die Al2O3-Matrix zu einer Änderung der Ausfallmechanismus von intergranulare Bruch intragranulare. Die Erklärungen zur Verbesserung von Kraft sind:

  • Eine einfache Verringerung der Verarbeitungsfehler Konzentration während der Nanokomposit-Herstellung.
  • Reduktion des kritischen Fehlergröße in dem Material, was zu einer erhöhten Festigkeit, wie durch die Hall-Petch-Beziehung vorhergesagt)
  • Rissablenkung an Nanophase particels aufgrund von Rest beim Abkühlen bilden Verarbeitungstemperaturen eingeführt thermischen Belastungen.
  • Mikroriss entlang spannungsinduzierte Dislokationen in dem Matrixmaterial.

Rüstung

Es gibt einen zunehmenden Bedarf im militärischen Bereich für hochfeste, robuste Materialien, die die Fähigkeit haben, Licht um den sichtbaren und mittleren Infrarotbereiche des Spektrums zu übertragen. Diese Materialien sind für Anwendungen transparent Rüstung benötigt werden. Transparent Rüstung ist ein Material oder ein System von Materialien entwickelt, um optisch transparente, noch Schutz vor Fragmentierung oder ballistische Auswirkungen. Die primäre Voraussetzung für eine transparente Panzerungssystem ist es, nicht nur die Niederlage der benannten Bedrohung, sondern auch eine Multi-Hit-Fähigkeit mit minimierter Verzerrung der Umgebung. Transparent Rüstung Fenster muss auch mit Nachtsichtgeräten kompatibel sein. Neue Materialien, die dünner sind, leicht und bieten eine bessere ballistische Leistung werden gesucht.

Bestehende transparent Panzerungssysteme haben in der Regel viele Schichten von Polymerzwischenschichten getrennt. Das Polymer-Zwischenschicht verwendet wird, um die Belastungen durch Wärmeausdehnung Mismatches zu mindern, sowie Rissausbreitung aus keramischen stoppen Polymer. Das Polycarbonat wird derzeit auch in Anwendungen wie Visiere, Gesichtsschutz und Laserschutzbrillen verwendet. Die Suche nach leichteren Materialien wurde auch auf Untersuchungen von anderen polymeren Materialien, wie beispielsweise transparente Nylons, Polyurethan und Acryl geführt. Die optischen Eigenschaften und die Haltbarkeit der transparenten Kunststoffen begrenzen ihre Verwendung in der Rüstung Anwendungen. Untersuchungen, die in den 1970er Jahren durchgeführt hatte versprechend für die Verwendung von Polyurethan als Panzermaterial gezeigt, aber die optischen Eigenschaften waren nicht angemessen transparent Panzerung Anwendungen.

Mehrere Gläser sind in transparent Rüstung wie normale Spiegelglas, Borosilikatglas, und Quarzglas eingesetzt. Flachglas war die häufigste Glas aufgrund seiner niedrigen Kosten verwendet, aber größere Anforderungen an die optischen Eigenschaften und die ballistische Leistung haben die Notwendigkeit für neue Materialien erzeugt wird. Chemischen oder thermischen Behandlungen können die Stärke der Gläser zu erhöhen, und die kontrollierte Kristallisation bestimmter Glassysteme können transparente Glaskeramiken herzustellen. Alstom Grid Research & amp; Technologie produziert derzeit eine Lithiumdisilicat basierte Glaskeramik TransArm bekannt, zum Einsatz in transparenten Panzerungssysteme. Die inhärenten Vorteile von Gläsern und Glaskeramiken umfassen mit geringeren Kosten als bei den meisten anderen keramischen Materialien, die Fähigkeit, in gekrümmter Formen hergestellt werden, und die Fähigkeit, sich in großen Bögen gebildet werden.

Transparenten kristallinen Keramiken werden zur Behandlung von fortgeschrittenem Bedrohungen besiegen. Derzeit existieren drei Hauptkandidaten transparent: Aluminiumoxynitrid Magnesiumaluminatspinel und Einkristall-Aluminiumoxid. Aluminiumoxynitrid Spinell, einer der führenden Kandidaten für transparente Rüstung, wird durch Surmet Corporation als AlON hergestellt und unter dem Handelsnamen ALON vermarktet. Der Einbau von Stickstoff in einem Aluminiumoxid stabilisiert eine Spinellphase, die aufgrund ihrer kubischen Kristallstruktur, ist ein isotropes Material, das als eine transparente polykristalline Material hergestellt werden kann. Polykristallinen Materialien können in komplexen Geometrien mit herkömmlichen keramischen Formgebungsverfahren wie Pressen, isostatisches Pressen, Schlickergießen und hergestellt werden.

Aluminiumoxynitrid Spinell

Aluminiumoxynitrid Spinell, wie AlON abgekürzt, ist einer der führenden Kandidaten für transparente Rüstung. Es wird von der Surmet Corporation unter der Marke ALON produziert. Der Einbau von Stickstoff in Aluminiumoxid stabilisiert eine kristalline Spinell-Phase, welche aufgrund ihrer kubischen Kristallstruktur und die Einheitszelle ist ein isotropes Material, das als transparente keramische Nanomaterial hergestellt werden kann. Somit kann feinkörnigen polykristallinen Nanomaterialien hergestellt und in komplexen Geometrien mit herkömmlichen keramischen Formgebungsverfahren wie Heißpressen und Schlickerguß gebildet werden.

Die Surmet Corporation hat Raytheon ALON Geschäft erworben und baut derzeit einen Markt für diese Technologie im Bereich der Transparent Armor, Sensor-Fenster, Reconnaissance Fenster und IR-Optik wie Linsen und Kuppeln und als Alternative zu Quarz und Saphir im Halbleitermarkt. Das AlON basierend transparent Rüstung wurde getestet, um Multi-Hit-Bedrohungen zu stoppen, einschließlich der 30calAPM2 Runden und 50calAPM2 rundet erfolgreich. Die hohe Härte von AlON bietet eine Kratzfestigkeit, die selbst die dauerhafte Beschichtungen für Glasscanner-Fenster, wie sie in Supermärkten übersteigt. Surmet hat erfolgreich eine 15 "x18" gekrümmt AlON Fenster hergestellt und wird derzeit versucht, eine Skalierung auf bis die Technologie und die Kosten zu reduzieren. Darüber hinaus ist die US Army und US Air Force sind beide suchen Entwicklung in die Anwendungen der nächsten Generation.

Spinell

Magnesiumaluminatspinell ist ein transparenter Keramik mit einer kubischen Kristallstruktur mit einer ausgezeichneten optischen Übertragungs 0,2-5,5 Mikrometern im polycrystlalline Form. Optische Qualität transparent Spinell wurde durch Sinter / HIP, Heißpressen und Heißpressen / Hüftoperationen hergestellt worden, und es hat sich gezeigt, dass die Verwendung einer heißisostatischen Presse kann ihre optischen und physikalischen Eigenschaften zu verbessern.

Spinell bietet einige Verarbeitungsvorteile gegenüber AlON, wie zum Beispiel die Tatsache, dass Spinellpulver ist von kommerziellen Herstellern erhältlich, während AlON-Pulver sind Eigentum der Firma Raytheon. Es ist auch in der Lage ist, bei viel niedrigeren Temperaturen als AlON verarbeitet und hat sich gezeigt, um überlegene optische Eigenschaften im Infrarotbereich besitzen. Die verbesserte optische Eigenschaften machen Spinell attraktiv in Sensoranwendungen, wo eine effektive Kommunikation wird durch Absorptionseigenschaften der Schutzraketen Kuppel belastet.

Spinell zeigt Versprechen für viele Anwendungen, ist aber derzeit in loser Form von jedem Hersteller nicht verfügbar, auch wenn Bemühungen um Spinell zu vermarkten sind im Gange. "Technikfolgenabschätzung und Transfer" und der "Surmet Unternehmen": Die Spinell-Produkte Geschäft wird von zwei wichtigen US-Hersteller verfolgt.

Ein umfangreiches NRL Überprüfung der Literatur wurde deutlich, dass, um qualitativ hochwertige Spinell sind bisher gescheitert, weil die Verdichtung Dynamik der Spinell werden kaum verstanden versucht angegeben. Sie haben umfangreiche Forschung in die Dynamik während der Verdichtung des Spinell Beteiligten durchgeführt. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass LiF, obgleich erforderlichenfalls auch extrem schädliche Wirkungen während der Endphase der Verdichtung. Darüber hinaus ist von entscheidender Bedeutung, deren Verteilung in der Vorläufer Spinellpulver.

Traditionell verwendet, um LiF Sinterhilfe zu einem Pulver zu mischen Großmischprozesse lassen recht inhomogene Verteilung Lif, die von längeren Wärmebehandlungszeiten bei erhöhten Temperaturen homogenisiert werden müssen. Die Homogenisierungstemperatur LIF / Spinell tritt bei der Temperatur der schnellen Reaktion zwischen dem LiF und Al2O3. Um diese nachteilige Reaktion zu vermeiden, haben sie ein neues Verfahren, das gleichmäßig überzieht die Spinell-Teilchen mit dem Sinterhilfsmittel entwickelt. Dies ermöglicht es ihnen, um die Menge von LIF zur Verdichtung notwendigen reduzieren und schnell durch die Temperatur der maximalen Reaktivität erhitzen. Diese Entwicklungen haben es NRL zu MgAl2O4 Spinell, um eine hohe Transparenz mit extrem hoher Reproduzierbarkeit, das militärischer ermöglichen sollen, sowie gewerbliche Nutzung Spinell herzustellen.

Saphirblau

Einkristall-Aluminiumoxid ist eine transparente Keramik. Sapphire Kristallstruktur rhomboedrischen und damit ihre Eigenschaften sind anisotrop, mit unterschiedlichen kristallographischen Orientierung. Transparent Aluminiumoxid ist derzeit eines der reifsten transparente Keramiken aus einer Produktion und Anwendung Perspektive und ist von mehreren Herstellern erhältlich. Aber die Kosten sind hoch, da die Verarbeitungstemperatur involviert, sowie die Bearbeitungskosten zu Teilen aus Einkristall Boules geschnitten. Es hat auch eine sehr hohe mechanische Festigkeit - aber das ist abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit.

Elektromagnetischen Spektrums Fenster für Raketen und Kuppeln und Elektronik- / Halbleiterindustrie und Anwendungen: Die hohen Reifegrad von Saphir aus einer Produktions- und Anwendungssicht kann auf zwei Geschäftsbereichen zurückzuführen.

Es gibt aktuelle Programme, um Scale-up Saphir nach der Methode Wärmetauscher oder Kanten defined Film-fed Wachstumsprozesse gewachsen. Seine Laufzeit ergibt sich aus seiner Verwendung als Fenster und in der Halbleiterindustrie. Crystal Systems Inc., der Einkristall-Züchtungstechniken verwendet, ist derzeit die Skalierung ihrer Saphir Boule bis 13-Zoll Durchmesser und größer. Ein anderer Hersteller produziert die Saint-Gobain-Gruppe transparenten Saphir mit einem Rand definierten Wachstumstechnik. Saphir durch diese Technik gewachsen erzeugt einen optisch schlechten Materials zu derjenigen, die über Einkristall Techniken angebaut wird, ist aber viel billiger und viel von der Härte, die Übertragung und kratzfeste Eigenschaften. Saint-Gobain ist derzeit in der Lage, 0,43 "dickes Saphir, in 12" × 18,5 "Blätter sowie dicken, einfach gekrümmte Bögen. Die US Army Research Laboratory untersucht derzeit Verwendung dieses Materials in einem Laminat Design für transparente Rüstung Systemen. Die Saint-Gobain-Gruppe haben die Möglichkeit, Flug Anforderungen an die F-35 Joint Strike Fighter und F-22 Raptor nächste Generation Kampfflugzeuge treffen kommerzialisiert.

Composites

Zukünftige High-Speed ​​Infrarot-Lenkflugkörper wird neue Kuppel Materialien, die wesentlich haltbarer als die heute im Einsatz sind, erfordern, unter Beibehaltung maximale Transparenz über die gesamte Einsatzspektrum oder Bandbreite. Eine langjährige Kompromiss besteht zwischen optischen Bandpass und mechanische Beständigkeit innerhalb der aktuellen Gruppe von einphasigen IR Übertragung keramischen Materialien, zwingt Raketen Designer zu minderwertigen Gesamtleistung des Systems zu akzeptieren. Optische Nanocomposites kann die Möglichkeit, neue Materialien, die diese traditionelle Beschränkungen zu überwinden kann Ingenieur bereitzustellen.

Zum Beispiel wurde die transparente Keramik Panzerung, bestehend aus einem leichten Verbund durch Verwendung einer Frontplatte aus transparentem Aluminiumoxid Al2O3 mit einem Back-up-Platte aus transparentem Kunststoff gebildet ist. Die beiden Platten leisten komplette ballistischen Schutz gegen 0.30 AP M2 Projektile bei 0 ° Schräge mit einer Mündungsgeschwindigkeit von 2770 ft pro Sekunde. Eine weitere transparente Verbundpanzerung versehen umfassenden Schutz für Kleinwaffen Geschosse bis einschließlich caliber.50 AP M2 Projektilen, die aus zwei oder mehr Schichten aus transparenten Keramikmaterial.

Nanokomposite von Yttriumoxid und Magnesiumoxid wurden mit einer mittleren Korngröße von ca. 200 nm erzeugt wurde. 5 & ​​mgr; m IR-Bande - Diese Materialien wurden in der Nähe theoretische Übertragung in der 3 gezeigt. Darüber hinaus haben solche Verbundstoffe höhere Festigkeiten als die für einphasige Festkörperkomponenten zu beachten ergab. Trotz fehlender Einigung über Mechanismus des Versagens ist es allgemein anerkannt, dass Nanoverbundkeramikmaterialien können und wollen über die der einzelnen Phasenmaterialien oder Nanomaterialien mit einheitlicher chemischer Zusammensetzung bieten verbesserten mechanischen Eigenschaften.

Es sei hier noch angemerkt werden, dass Nanoverbundkeramikwerkstoffe bieten auch interessante mechanische Eigenschaften in anderen Materialien, die nicht erreichbar ist, wie eine superplastische Strömung und metallartigen Bearbeitbarkeit. Es wird erwartet, dass die weitere Entwicklung wird in hohe Festigkeit, hohe Transparenz Nanomaterialien, die geeignet sind für die Anwendung als nächste Generation Rüstung sind Folge haben.

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