WikiDer > Прозрачная керамика

Transparent ceramics
Прозрачный шпинель (MgAl2О4) керамика традиционно используется для таких применений, как окна для высокоэнергетических лазеров, из-за ее превосходного пропускания в видимом диапазоне длин волн и в инфракрасном диапазоне средней длины волны (0,2-5,0 мкм) в сочетании с выбранными материалами - источник: Лаборатория военно-морских исследований США[нужна цитата]

Много керамические материалыкак стеклообразные, так и кристаллические, нашли применение в качестве оптически прозрачные материалы 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 приложений в электрооптической области, включая: оптические волокна для направленной передачи световых волн, оптический переключатели, лазер усилители и линзы, хосты для твердотельных лазеры и материалы для оптических окон для газовых лазеров, и инфракрасные (IR) устройства поиска тепла за наведение ракеты системы и ИК-ночное видение.[2]

В то время как монокристаллическая керамика может быть в значительной степени бездефектной (особенно в пределах пространственного масштаба падающей световой волны), оптические прозрачность в поликристаллический материалы ограничены количеством света, который рассеивается их микроструктурными особенностями. Количество рассеяние света поэтому зависит от длина волны падающего излучения или света.[3]

Например, поскольку видимый свет имеет шкалу длин волн порядка сотен нанометрыцентры рассеяния будут иметь размеры в аналогичном пространственном масштабе. Большинство керамических материалов, таких как глинозем и его соединения, являются сформированный из тонкодисперсных порошков с образованием мелкозернистого поликристаллического микроструктура заполненной центрами рассеяния, сопоставимыми с длиной волны видимый свет. Таким образом, они обычно непрозрачны, в отличие от прозрачные материалы. Однако недавние наноразмерные технологии сделали возможным производство (поли) кристаллических прозрачная керамика такой как оксид алюминия Al2О3, оксид иттрия гранат (YAG) и легированный неодимом Nd: YAG.[4][5][6][7][8][9]

Вступление

Синтетический сапфир - монокристаллический оксид алюминия (сапфир - Al2О3) - прозрачная керамика

Прозрачная керамика в последнее время приобрела большой интерес и известность. Основные области применения включают лазеры и режущие инструменты, прозрачные бронированные окна, приборы ночного видения (ПНВ) и носовые конусы для ракет с тепловым наведением. Доступные в настоящее время прозрачные для инфракрасного (ИК) диапазона материалы обычно демонстрируют компромисс между оптическими характеристиками и механической прочностью. Например, сапфир (кристаллический оксид алюминия) очень прочен, но ему не хватает полной прозрачности в диапазоне 3-5 микрометров в среднем ИК-диапазоне. Иттрия полностью прозрачен от 3 до 5 микрометров, но не обладает достаточной прочностью, твердостью и стойкостью к тепловому удару для высокопроизводительных аэрокосмических применений. Неудивительно, что комбинация этих двух материалов в виде оксидно-иттрийного граната (YAG) зарекомендовал себя как один из лучших исполнителей в этой области.[2]

В 1961 г. General Electric начались продажи прозрачных глиноземных ламп Lucalox.[10] В 1966 году GE анонсировала керамику «прозрачную как стекло» под названием Yttralox.[11] В 2004 году Анатолий Розенфланц с коллегами из 3 млн использовал метод "пламенного напыления" для легирования оксид алюминия (или оксид алюминия) с оксидами редкоземельных металлов для получения высокой прочности стеклокерамика с хорошими оптическими свойствами. Этот способ позволяет избежать многих проблем, возникающих при традиционном формовании стекла, и может быть расширен для других оксидов. Эта цель была легко достигнута и широко продемонстрирована в лабораториях и исследовательских центрах по всему миру с использованием новых методов химической обработки, охватываемых методами золь-гель химия и нанотехнологии.[12][13][14][15][16]

Многие керамические материалы, как стеклообразные, так и кристаллические, нашли применение в качестве основы для твердотельных лазеров и в качестве материалов для оптических окон для газовых лазеров. Первый рабочий лазер изготовил Теодор Х. Майман в 1960 г. Исследовательские лаборатории Хьюза в Малибу, который имел преимущество перед другими исследовательскими группами во главе с Чарльз Х. Таунс в Колумбийский университет, Артур Шавлов в Bell Labsи Гулд из TRG (Группа технических исследований). Майман использовал твердотельный синтетический Рубин для получения красного лазерного света с длиной волны 694 нанометров (нм). Лазеры на синтетических рубинах все еще используются.[17][18] И сапфиры, и рубины корунд, кристаллическая форма оксида алюминия (Al2O3).

Кристаллы

Рубиновые лазеры состоят из монокристалла сапфирового оксида алюминия (Al2О3) стержни, легированные небольшой концентрацией хрома Cr, обычно в диапазоне 0,05%. Торцевые поверхности отполированы, имеют плоскую и параллельную конфигурацию. YAG (Nd: YAG), легированный неодимом, оказался одним из лучших материалов для твердотельных лазеров. Его бесспорное доминирование в широком разнообразии применений лазеров определяется комбинацией высокой эмиссии сечения с длиной спонтанного излучения жизни, высокий порог повреждения, механической прочностью, теплопроводностью и низким уровнем искажений теплового пучка. Тот факт, что Рост кристаллов Чохральского Nd: YAG - это зрелая, хорошо воспроизводимая и относительно простая технологическая процедура, значительно повышающая ценность материала.

Nd: YAG-лазеры 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.[19]Кроме того, лазеры Nd: YAG используются в офтальмология исправлять помутнение задней капсулы, состояние, которое может возникнуть после катаракта хирургия, а также для периферических иридотомия у пациентов с острая закрытоугольная глаукома, где он заменил хирургическая иридэктомия. Частота удвоена Nd: YAG-лазеры (длина волны 532 нм) используются для панретинальной фотокоагуляции у пациентов с диабетическая ретинопатия. В онкология, Nd: YAG-лазеры можно использовать для удаления кожи раки.[20]Эти лазеры также широко используются в области косметической медицины для лазерное удаление волос и лечение несовершеннолетних сосудистый дефекты, такие как сосудистые звездочки на лице и ногах. В последнее время используется для рассечения целлюлита, редкого кожного заболевания, обычно возникающего на коже черепа. С помощью гистероскопия в области гинекологии лазер Nd: YAG использовался для удаления перегородки матки внутри матки.[21]В стоматологии Nd: YAG-лазеры используются для мягких тканей операции в ротовая полость.

В настоящее время мощные лазеры на неодимовом стекле размером с футбольное поле используются для термоядерный синтез с инерционным удержанием, ядерное оружие исследования и другие высокие энергия плотность физика эксперименты

Очки

Стекла (некристаллическая керамика) также широко используются в качестве материалов основы для лазеров. По сравнению с кристаллическими лазерами они обладают повышенной гибкостью по размеру и форме и могут быть легко изготовлены в виде больших, однородных, изотропных твердых частиц с превосходными оптическими свойствами. Показатели преломления стеклянных лазерных хостов могут варьироваться между приблизительно 1,5 и 2,0, и как температурный коэффициент n, так и оптический коэффициент деформации могут быть адаптированы путем изменения химического состава. Однако стекла имеют более низкую теплопроводность, чем оксид алюминия или YAG, что налагает ограничения на их использование в непрерывных приложениях с высокой частотой повторения.[19]

Принципиальные различия в поведении стеклянных и кристаллических керамических материалов-хозяев лазера связаны с большим изменением локального окружения генерирующих ионов в аморфных твердых телах. Это приводит к расширению уровней флуоресценции в очках. Например, ширина Nd3+ Эмиссия в YAG составляет ~ 10 ангстрем по сравнению с ~ 300 ангстрем в типичных оксидных стеклах. Уширенные флуоресцентные линии в стеклах затрудняют работу лазера непрерывного действия (CW) по сравнению с теми же ионами генерации в кристаллических твердых лазерных узлах.[19]

Некоторые стекла используются в прозрачной броне, например, обычное листовое стекло (натриево-известково-кремнеземное), боросиликатное стекло и плавленый кварц. Листовое стекло было наиболее распространенным стеклом из-за его низкой стоимости. Но более высокие требования к оптическим свойствам и баллистическим характеристикам вызвали необходимость разработки новых материалов. Химическая или термическая обработка может повысить прочность стекол, а контролируемая кристаллизация определенных составов стекла может дать стеклокерамику оптического качества. В настоящее время Alstom Grid Ltd. производит стеклокерамику на основе ди-силиката лития, известную как TransArm, для использования в системах прозрачной брони. Он имеет все технологические свойства аморфного стекла, но после перекристаллизации демонстрирует свойства, аналогичные свойствам кристаллической керамики. Вайкор на 96% состоит из плавленого кварцевого стекла, которое является кристально чистым, легким и высокопрочным. Одним из преимуществ этого типа материалов является то, что они могут изготавливаться в виде больших листов и других изогнутых форм.[22][23]

Наноматериалы

Сравнительно недавно было показано, что лазерные элементы (усилители, переключатели, ионные хосты и т. Д.), Изготовленные из мелкозернистых керамических наноматериалов, полученные путем низкотемпературного спекания наночастиц и порошков высокой чистоты, могут быть произведены при относительно низких затратах. Эти компоненты не подвержены внутреннему напряжению или внутреннему двойному лучепреломлению и допускают относительно высокие уровни легирования или оптимизированные профили легирования, разработанные специально для них. Это подчеркивает важность использования керамических наноматериалов для высокоэнергетических лазерных элементов и приложений.

Первичные центры рассеяния в поликристаллических наноматериалах, образованных в результате спекания наночастиц и порошков высокой чистоты, включают микроструктурные дефекты, такие как остаточные пористость и границы зерен (видеть Прозрачные материалы). Таким образом, непрозрачность частично является результатом некогерентного рассеяния света на внутренних поверхностях и интерфейсы. В добавление к пористость, большинство границ раздела или внутренних поверхностей в керамических наноматериалах имеют форму границы зерен которые разделяют наноразмерные области кристаллический порядок. Более того, когда размер центра рассеяния (или границы зерен) уменьшается значительно ниже размера длины волны рассеиваемого света, рассеяние света больше не происходит в какой-либо значительной степени.[24]

При обработке высокоэффективных керамических наноматериалов с превосходными оптико-механическими свойствами в неблагоприятных условиях размер кристаллических зерен в значительной степени 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 светорассеяния, что приводит к полупрозрачному 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 высококачественного оптического пропускания, то есть плотность должна составлять 99,99% от теоретической кристаллической плотности.[12][25]

Лазеры

Nd: YAG

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 фонда зажигания (NIF). В частности, группа исследователей из Ливермора начала приобретать передовые прозрачные наноматериалы в Коносиме, чтобы определить, могут ли они соответствовать оптическим требованиям, необходимым для твердотельного лазера с теплоемкостью ливермора (SSHCL). Ливерморские исследователи также тестировали применение этих материалов для таких приложений, как усовершенствованные драйверы для термоядерных электростанций с лазерным приводом.[26]

При содействии нескольких сотрудников NIF команда Ливермора произвела 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 методикам производства и обработки и использовала домашнюю 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.[26]

Один японско-восточно-индийский консорциум специально сосредоточился на спектроскопических характеристиках и характеристиках вынужденного излучения неодима.3+ в прозрачных наноматериалах YAG для лазерных приложений. Их материалы были синтезированы методом вакуумного спекания. Спектроскопические исследования показывают общее улучшение поглощения и излучения и уменьшение потерь при рассеянии. Растровый электронный микроскоп и просвечивающий электронный микроскоп наблюдения показали отличное оптическое качество с малым объемом пор и узкой шириной границ зерен. Измерения флуоресценции и комбинационного рассеяния света показывают, что Nd3+ Легированный наноматериал YAG сопоставим по качеству со своим монокристаллическим аналогом как по своим радиационным, так и неизлучающим свойствам. Индивидуальные штарковские уровни получают из спектров поглощения и флуоресценции и анализируют, чтобы идентифицировать каналы стимулированного излучения, возможные в материале. Исследования характеристик лазера свидетельствуют в пользу использования высокой концентрации легирующей примеси при разработке эффективного микрочип-лазера. При 4 ат.% Легирующей добавки группа получила дифференциальную эффективность 40%. Эксперименты с мощным лазером показали эффективность оптического преобразования 30% для наноматериала YAG Nd (0,6 ат.%) По сравнению с 34% для монокристалла YAG (0,6 ат.%) Nd. Измерения оптического усиления, проведенные в этих материалах, также показывают значения, сравнимые с монокристаллами, подтверждая утверждение, что эти материалы могут быть подходящей заменой монокристаллам в применениях твердотельных лазеров.[27]

Иттрия, Y2О3

Первоначальная работа по разработке прозрачных наноматериалов оксида иттрия была проведена компанией General Electric в 1960-х годах.

В 1966 году прозрачная керамика, Иттралокс, был изобретен доктором Ричардом К. Андерсоном в Лаборатория General Electric Research, с дальнейшей работой в лаборатории GE металлургии и керамики доктором. Пол Дж. Йоргенсен, Джозеф Х. Розоловски и Дуглас Сен-Пьер. Иттралокс «прозрачен, как стекло», имеет температуру плавления в два раза выше,[11] и передает частоты в ближнем инфракрасном диапазоне, а также в видимом свете.[28]

Награда IR 100, Иттралокс, 1967
Драгоценные камни Yttralox прозрачной керамики
Ричард С. Андерсон держит образец Иттралокс

Дальнейшая разработка наноматериалов из иттриевой керамики была проведена General Electric в 1970-х годах в Скенектади и Кливленде, мотивируясь применением осветительных приборов и керамических лазеров.[28] Иттралокс, прозрачный оксид иттрия Y2О3 содержащий ~ 10% оксида тория (ThO2) было сфабриковано Гресковичем и Вудсом.[29] Добавка служила для контроля роста зерен во время уплотнения, так что пористость оставалась на границах зерен, а не захватывалась внутри зерен, которую было бы довольно трудно устранить на начальных стадиях спекания. Обычно, когда поликристаллическая керамика уплотняется во время термообработки, зерна увеличиваются в размере, а остаточная пористость уменьшается как по объемной доле, так и по размеру. Оптически прозрачная керамика должна быть практически без пор.

За прозрачным иттралоксом GE последовал оксид иттрия, легированный лантанами, с аналогичным уровнем добавки.[30] Для обоих этих материалов требовалось увеличенное время обжига при температурах выше 2000 ° C. Ла2О3 - легированный Y2О3 представляет интерес для инфракрасных (ИК) приложений, потому что это один из самых длинноволновых передающих оксидов. Это тугоплавкий материал с температурой плавления 2430 ° C и умеренным коэффициентом теплового расширения. Стойкость к тепловому удару и эрозии считается промежуточной среди оксидов, но выдающейся по сравнению с неоксидными материалами, пропускающими ИК-излучение. Основное внимание уделяется низкой излучательной способности оксида иттрия, которая ограничивает фоновое излучение при нагревании. Также известно, что фононный край постепенно смещается в сторону более коротких волн по мере нагрева материала.[31]

Кроме того, сама ytrria, Y2О3 был четко определен как перспективный твердотельный лазер материал. В частности, лазеры с иттербий в качестве присадка позволяют эффективно работать как в cw операция[32]и в импульсных режимах.[33]

При высокой концентрации возбуждений (порядка 1%) и плохом охлаждении происходит гашение излучения на частоте лазера и лавинное широкополосное излучение.[34]

Будущее

Команда Ливермора также изучает новые способы химического синтеза исходных нанопорошков. Заимствуя опыт, накопленный в CMS за последние 5 лет, команда синтезирует нанопорошки на основе золь-гель обработки, а затем соответствующим образом спекает их, чтобы получить компоненты твердотельного лазера. В другом тестируемом методе используется процесс горения для получения порошков путем сжигания твердого органического вещества, содержащего иттрий, алюминий и неодим. Затем собирается дым, который состоит из сферических наночастиц.[26]

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 лампой насоса и для более эффективной передачи тепла. Кроме того, различные материалы могут быть совместно экструдированы, а затем спечены в монолитное прозрачное твердое тело. Пластина усилителя может быть сформирована таким образом, чтобы часть структуры действовала в режиме направленной передачи световой волны, чтобы фокусировать свет накачки от лазерных диодов в области с высокой концентрацией ионов легирующей примеси вблизи центра пластины.[26]

В целом, наноматериалы обещают значительно расширить доступность недорогих высококачественных лазерных компонентов в гораздо больших размерах, чем это было бы возможно с традиционной монокристаллической керамикой. Многие классы лазерных конструкций могут выиграть от лазерных структур на основе наноматериалов, таких как усилители со встроенными краевыми покрытиями. Наноматериалы также могут обеспечить более прочные и компактные конструкции для высокой пиковой мощности, лазеры термоядерного класса для управления запасами, а также лазеры высокой средней мощности для глобальных систем противоракетной обороны МБР театра военных действий (например, Стратегическая оборонная инициатива SDI, или совсем недавно Агентство противоракетной обороны.[26]

Ночное видение

Панорамные очки ночного видения в процессе тестирования.

А прибор ночного видения (NVD) - это оптический инструмент что позволяет создавать изображения при уровне освещения, приближающемся к полной темноте. Чаще всего они используется военными и правоохранительные органы агентствами, но доступны для гражданское лицо пользователей. Приборы ночного видения впервые начали применять во время Второй мировой войны,[35]и получил широкое распространение в война во Вьетнаме. С момента своего появления технология претерпела значительные изменения, что привело к появлению нескольких «поколений» оборудования ночного видения с увеличением производительности и снижением цены. В ВВС США экспериментирует с панорамными очками ночного видения (PNVG), которые удваивают поле зрения примерно до 95 градусов при использовании четырех усилителей изображения 16 мм вместо двух более стандартных 18 мм.[36][37]

Тепловизионные изображения представляют собой визуальное отображение количества инфракрасной (ИК) энергии, излучаемой, передаваемой и отражаемой объектом. Поскольку существует несколько источников инфракрасной энергии, с помощью этого метода трудно получить 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 создают изображение в ближнем инфракрасном диапазоне, сразу за пределами визуального спектра, и могут видеть испускаемый или отраженный ближний инфракрасный свет в полной визуальной темноте. Все объекты выше абсолютный ноль температура (0K) испускают инфракрасная радиация. Следовательно, отличный способ измерить температурные вариации - использовать инфракрасное зрение устройство, обычно матрица в фокальной плоскости (FPA) инфракрасная камера способен обнаруживать радиация в средних (от 3 до 5 мкм) и длинных (от 7 до 14 мкм) диапазонах инфракрасного излучения, обозначаемых как MWIR и LWIR, соответствующих двум из высоких коэффициентов пропускания инфракрасные окна. Аномальные профили температуры на поверхности объекта указывают на потенциальную проблему.[38]Инфракрасная термография, тепловидение, и тепловое видео, являются примерами инфракрасный визуализация науки. Тепловизионные камеры обнаруживать радиация в инфракрасном диапазоне электромагнитный спектр (примерно 900–14 000 нанометры или 0,9–14 мкм) и создавать изображения этого излучения, называемого термограммы.

Поскольку инфракрасное излучение излучается всеми объектами рядом с комнатная температура, согласно черное тело закон излучения, термография позволяет увидеть окружающую среду с или без видимый освещение. Количество излучения, испускаемого 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 теплокровный животные становятся хорошо заметными на фоне окружающей среды днем ​​или ночью. В результате термография особенно полезна для военных и охранные услуги.

Термограмма льва

Термография

В термографический При визуализации инфракрасное излучение с длинами волн 8–13 микрометров попадает на материал детектора, нагревая его и, таким образом, изменяя его электрическое сопротивление. Это изменение сопротивления измеряется и преобразуется в температуры, которые можно использовать для создания изображения. В отличие от других типов оборудования для обнаружения инфракрасного излучения, микроболометры использование прозрачного керамического детектора не требует охлаждения. Таким образом, микроболометр - это, по сути, неохлаждаемый термодатчик.[39]

Материал, используемый в детекторе, должен демонстрировать большие изменения сопротивления в результате мельчайших изменений температуры. Когда материал нагревается, из-за поступающего инфракрасного излучения сопротивление материала снижается. Это связано с температурный коэффициент сопротивления (TCR) конкретно его отрицательный температурный коэффициент. В настоящее время промышленность производит микроболометры, содержащие материалы с TCR около -2%.[40]

VO2 и V2О5

Наиболее часто используемый керамический материал в ИК-излучении микроболометры оксид ванадия. Различные кристаллические формы оксида ванадия включают как VO2 и V2О5. Осаждение при высоких температурах и выполнение пост-отжиг позволяет изготавливать тонкие пленки из этих кристаллических соединений с превосходными свойствами, которые могут быть легко интегрированы в процесс изготовления. VO2 имеет низкое сопротивление, но претерпевает фазовый переход металл-изолятор около 67 ° C, а также имеет более низкое значение TCR. С другой стороны, V2О5 проявляет высокое сопротивление, а также высокий TCR.[39]

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

Ракеты

AIM-9 Сайдвиндер
ВМС США 980220-N-0507F-003 Корпус морской пехоты США Lance Capl. Леандер Пикенс вооружает ракетой AIM-9 Sidewinder на FA-18C Hornet.jpg
Место происхожденияСоединенные Штаты

Многие керамические наноматериалы, представляющие интерес для прозрачных броневых решений, также используются для электромагнитных (ЭМ) окон. Эти приложения включают обтекатели, ИК-купола, защиту датчиков и многоспектральные окна. Оптические свойства материалов, используемых для этих приложений, имеют решающее значение, поскольку окно пропускания и соответствующие пороги (УФ - ИК) контролируют спектральную полосу пропускания, в которой работает окно. Эти материалы должны не только обладать стойкостью к истиранию и прочностными характеристиками, обычными для большинства применений брони, но и из-за экстремальных температур, связанных с окружающей средой военных самолетов и ракет, они также должны обладать превосходной термостойкостью.[23]

Тепловое излучение электромагнитное излучение, исходящее от поверхности объекта, которое возникает из-за температура. Инфракрасное наведение относится к пассивная система наведения ракеты который использует выброс от цели электромагнитного излучения в инфракрасной части спектра для отслеживания ее. Ракеты, использующие инфракрасный поиск, часто называют "тепловыми поисковыми установками", поскольку инфракрасное излучение по частоте чуть ниже видимого спектра света и сильно излучается горячими телами. Многие объекты, такие как люди, двигатели транспортных средств и летательные аппараты, выделяют и сохраняют тепло и поэтому особенно видны в инфракрасных длинах волн света по сравнению с объектами на заднем плане.[41][42][43][44]

Сапфир

В настоящее время предпочтительным материалом для изготовления куполов высокоскоростных ракет с инфракрасным наведением является монокристалл. сапфир. Оптическое пропускание сапфира не распространяется на весь средний инфракрасный диапазон (3–5 мкм), но начинает падать при длинах волн, превышающих примерно 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.[45]

Ограничения для сапфиров большей площади часто связаны с бизнесом, поскольку для превышения текущих ограничений на производство требуются большие индукционные печи и дорогостоящие штампы. Однако как отрасль производители сапфира остались конкурентоспособными в отношении закаленного стекла и новых керамических наноматериалов, и им все же удалось предложить высокие характеристики и расширить рынок.[23]

Иттрия, Y2О3

Альтернативные материалы, такие как оксид иттрия, обладают лучшими оптическими характеристиками, но меньшей механической прочностью. Для будущих высокоскоростных ракет с инфракрасным наведением потребуются новые купола, которые будут значительно более прочными, чем те, которые используются сегодня, но при этом сохранят максимальную прозрачность в широком диапазоне длин волн. В нынешней коллекции однофазных передающих инфракрасное излучение материалов существует давний компромисс между оптической полосой пропускания и механической прочностью, что вынуждает разработчиков ракет идти на компромисс в отношении характеристик системы. Оптические нанокомпозиты могут предоставить возможность для разработки новых материалов, которые преодолеют этот традиционный компромисс.

Первые полномасштабные ракетные купола из прозрачного оксида иттрия, изготовленные из наноразмерных керамических порошков, были разработаны в 1980-х годах при финансировании ВМФ. Компания Raytheon усовершенствовала и охарактеризовала свой нелегированный поликристаллический оксид иттрия, тогда как оксид иттрия, допированный лантанами, был аналогичным образом разработан GTE Labs. Две версии имели сопоставимые ИК-пропускание, вязкость разрушения и тепловое расширение, в то время как нелегированная версия показывала вдвое большее значение теплопроводности.

Возобновившийся интерес к окнам и куполам из оксида иттрия побудил усилия по улучшению механических свойств за счет использования наноразмерных материалов с субмикронными или наноразмерными зернами. В одном исследовании было выбрано три поставщика, которые предоставили наноразмерные порошки для тестирования и оценки, и их сравнили с обычным (5 мкм) порошком оксида иттрия, ранее использовавшимся для получения прозрачного оксида иттрия. В то время как все оцениваемые нанопорошки имели уровни примесей, которые были слишком высокими для обеспечения полной прозрачности, 2 из них были обработаны до теоретической плотности и умеренной прозрачности. Образцы спекали до состояния закрытых пор при температуре до 1400 ° C.[46]

После относительно короткого периода спекания компонент помещается в горячий изостатический пресс (ГИП) и обрабатывается в течение 3-10 часов при давлении ~ 30 кПи (~ 200 МПа) при температуре, аналогичной температуре первоначального спекания. Приложенное изостатическое давление обеспечивает дополнительную движущую силу для уплотнения за счет значительного увеличения коэффициентов диффузии атомов, что способствует дополнительному вязкому потоку на границах зерен и межзеренных пор или вблизи них. Используя этот метод, прозрачные наноматериалы оксида иттрия были получены при более низких температурах, более коротком общем времени обжига и без дополнительных добавок, которые снижают теплопроводность.[46]

Недавно компанией Mouzon был разработан новый метод, основанный на методах капсулирования в стекло в сочетании с вакуумным спеканием при 1600 ° C с последующим горячим изостатическим прессованием (HIP) при 1500 ° C сильно агломерированного промышленного порошка. Использование вакуумированных стеклянных капсул для выполнения ГИП-обработки позволило спекать образцы, показавшие открытую пористость после вакуумного спекания, до прозрачности. Реакция спекания исследуемого порошка была изучена путем тщательных микроструктурных наблюдений с использованием сканирующей электронной микроскопии и оптической микроскопии как на отражение, так и на пропускание. Ключом к этому методу является сохранение межкристаллитной пористости во время предварительного спекания, чтобы впоследствии ее можно было удалить обработкой HIP. Было обнаружено, что агломераты плотно упакованных частиц полезны для достижения этой цели, поскольку они полностью уплотняются и оставляют только межзерновую пористость.[47]

Композиты

До работ, выполненных в Raytheon, оптическим свойствам нанокомпозитных керамических материалов уделялось мало внимания. Их исследования впервые наглядно продемонстрировали пропускание, близкое к теоретическому, в нанокомпозитной оптической керамике. Двойная система оксид иттрия / магнезия является идеальной модельной системой для образования нанокомпозитов. Растворимость твердого вещества в любой из составляющих фаз ограничена, что позволяет исследовать и сравнивать широкий диапазон составов. Согласно фазовой диаграмме, двухфазные смеси стабильны при всех температурах ниже ~ 2100 ° C. Кроме того, ни оксид иттрия, ни оксид магния не демонстрируют поглощения в средней ИК-области 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 минимизировать (или даже исключить) в материале, если размер зерен отдельных фаз значительно меньше длины волны инфракрасного излучения. Экспериментальные данные показывают, что ограничение размера зерен нанокомпозита примерно до 1/15 длины волны света достаточно для ограничения рассеяния.

Нанокомпозиты оксида иттрия и магнезии были произведены с размером зерна примерно 200 нм. Эти материалы показали хорошее пропускание в диапазоне 3–5 мкм и более высокую прочность, чем у однофазных отдельных компонентов.[48][49] Повышение механических свойств в нанокомпозитных керамических материалах широко изучается. Значительное увеличение прочности (в 2–5 раз), ударной вязкости (в 1–4 раза) и сопротивления ползучести наблюдалось в системах, включающих SiC / Al.2О3, SiC / Si3N4, SiC / MgO и Al2О3/ ZrO2.[50][51][52]

Наблюдаемые механизмы усиления различаются в зависимости от системы материалов, и, похоже, нет единого мнения относительно механизмов усиления, даже в рамках данной системы. В SiC / Al2О3 системы, например, широко известно и принято, что добавление частиц SiC к Al2О3 матрица приводит к смене механизма разрушения с межзеренного (между зернами) на внутризернистое (внутри зерен) разрушение. Объяснения повышения силы включают:

  • Простое снижение концентрации технологических дефектов при изготовлении нанокомпозита.
  • Уменьшение критического размера дефекта в материале, что приводит к увеличению прочности, как это прогнозируется соотношением Холла-Петча)
  • Отклонение трещин на нанофазных частицах из-за остаточных термических напряжений, возникающих при охлаждении от температур обработки.
  • Микротрещины вдоль вызванных напряжением дислокаций в материале матрицы.[53]

Броня

В военном секторе растет потребность в высокопрочных, надежных материалах, способных пропускать свет в видимой (0,4–0,7 мкм) и средней инфракрасной (1–5 мкм) областях спектра. Эти материалы необходимы для приложений, требующих прозрачной брони. Прозрачная броня - это материал или система материалов, которые должны быть оптически прозрачными, но защищать их от осколочных или баллистических ударов. Основное требование к прозрачной системе брони - не только противостоять обозначенной угрозе, но и обеспечивать возможность множественного поражения с минимальным искажением окружающих областей. Прозрачные бронированные окна также должны быть совместимы с оборудованием ночного видения. Сейчас ведется поиск новых материалов, которые будут тоньше, легче и обладают лучшими баллистическими характеристиками.[54][55]

Существующие системы прозрачной брони обычно имеют много слоев, разделенных полимером (например, поликарбонат) прослои. Промежуточный полимерный слой используется для смягчения напряжений из-за несоответствия теплового расширения, а также для предотвращения распространения трещин от керамики к полимеру. Поликарбонат в настоящее время также используется в таких устройствах, как козырьки, маски для лица и очки для защиты от лазера. Поиск более легких материалов также привел к исследованиям 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 многообещающие возможности использования полиуретана в качестве материала брони, но его оптические свойства не подходили для применения в прозрачной броне.[22]

Некоторые стекла используются в прозрачной броне, например, обычное листовое стекло (натриево-известково-кремнеземное), боросиликатные стекла, и плавленый кварц. Листовое стекло было наиболее распространенным стеклом 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 стекол, а контролируемая кристаллизация некоторых систем стекла может привести к образованию прозрачной стеклокерамики. Alstom Grid Research & Technology (Стаффорд, Великобритания), произвел дисиликат лития на основе стеклокерамики, известной как TransArm, для использования в системах прозрачной брони при непрерывном производстве, в результате чего получаются части размером с лобовое стекло автомобиля (и более). Неотъемлемые преимущества стекол и стеклокерамики включают более низкую стоимость, чем большинство других керамических материалов, возможность производства изогнутых форм и способность формировать большие листы.[56]

Прозрачная кристаллическая керамика используется для защиты от сложных угроз. В настоящее время существуют три основных прозрачных кандидата: оксинитрид алюминия (АЛОН), алюминат магния шпинель (шпинель) и монокристалл оксид алюминия (сапфир).

Шпинель оксинитрида алюминия

Оксинитрид алюминия шпинель (Al23О27N5), сокращенно AlON, является одним из основных кандидатов на прозрачную броню. Он производится Surmet Corporation под торговой маркой ALON. Включение азота в оксид алюминия стабилизирует кристаллическую фазу шпинели, которая благодаря своей кубической кристаллической структуре и элементарной ячейке является изотропным материалом, который можно производить в виде прозрачного керамического наноматериала. Таким образом, мелкозернистые поликристаллические наноматериалы могут быть произведены и сформированы в виде сложных геометрических форм с использованием традиционных методов формования керамики, таких как горячее изостатическое прессование, и шликерное литье.[22]

Surmet Corporation приобрела бизнес Raytheon ALON и в настоящее время создает рынок для этой технологии в области прозрачной брони, окон датчиков, окон разведки 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 успешно протестирована для защиты от множественных угроз, включая выстрелы 30calAPM2 и 50calAPM2. Высокая твердость AlON обеспечивает устойчивость к царапинам, которая превосходит даже самые прочные покрытия для стеклянных окон сканеров, например те, которые используются в супермаркетах. Surmet успешно произвела изогнутые окна 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.[22][57][58]

Шпинель

Шпинель алюмината магния (MgAl2О4) представляет собой прозрачную керамику с кубической кристаллической структурой с превосходным оптическим пропусканием от 0,2 до 5,5 мкм в поликристаллической форме. Оптическое качество прозрачный шпинель был произведен с помощью операций агломерации / HIP, горячего прессования и горячего прессования / HIP, и было показано, что использование горячего изостатического пресса может улучшить его оптические и физические свойства.[22][59]

Шпинель предлагает некоторые технологические преимущества по сравнению с AlON, такие как тот факт, что порошок шпинели доступен от коммерческих производителей, в то время как 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 инфракрасной (ИК) области. Улучшенные оптические характеристики делают шпинель привлекательной для применения в датчиках, где на эффективную связь влияют характеристики поглощения защитного ракетного купола.[22][60][61]

Шпинель перспективна для многих применений, но в настоящее время не доступна в больших количествах ни у одного производителя, хотя предпринимаются попытки коммерциализировать шпинель. Бизнесом по производству шпинели занимаются два ключевых производителя в США: «Technology Assessment and Transfer» и «Surmet Corporation».

Обширный обзор литературы NRL ясно показал, что попытки получить высококачественную шпинель до сих пор не увенчались успехом, потому что динамика уплотнения шпинели плохо изучена. Они провели обширные исследования динамики, связанной с уплотнением шпинели. Их исследования показали, что LiF, хотя и необходим, также имеет крайне неблагоприятные эффекты на заключительных этапах уплотнения. Кроме того, его распределение в порошках шпинели-предшественника имеет решающее значение.

Традиционные процессы объемного смешивания, используемые для смешивания спекающего вещества LiF с порошком, оставляют довольно неоднородное распределение Lif, которое необходимо гомогенизировать за счет увеличения времени термообработки при повышенных температурах. Температура гомогенизации для Lif / Spinel происходит при температуре быстрой реакции между LiF и Al.2О3. Чтобы избежать этой пагубной реакции, они разработали новый процесс, при котором частицы шпинели равномерно покрываются спекающей добавкой. Это позволяет им уменьшить количество Lif, необходимое для уплотнения, и быстро нагреться до температуры максимальной реактивности. Эти разработки позволили NRL изготавливать MgAl.2О4 от шпинели до высокой прозрачности с чрезвычайно высокой воспроизводимостью, что должно позволить использовать шпинель как в военных, так и в коммерческих целях.[62]

Сапфир

Монокристаллический оксид алюминия (сапфир - Аль2О3) - прозрачная керамика. Кристаллическая структура сапфира ромбоэдрическая, поэтому его свойства анизотропны и меняются в зависимости от кристаллографической ориентации. Прозрачный оксид алюминия в настоящее время является одним из наиболее зрелых прозрачных керамических материалов с точки зрения производства и применения и доступен от нескольких производителей. Но стоимость высока из-за задействованной температуры обработки, а также затрат на обработку для вырезания деталей из монокристаллических булей. Он также обладает очень высокой механической прочностью, но это зависит от качества поверхности.[22]

Высокий уровень зрелости сапфира с точки зрения производства и применения можно отнести к двум направлениям бизнеса: электромагнитный спектр окна для ракет и куполов, а также для электронной / полупроводниковой промышленности и приложений.

Существуют текущие программы по масштабированию сапфира, выращенного с помощью метода теплообменника или процессов выращивания с подачей пленки по краям (EFG). Его зрелость проистекает из его использования в качестве окон и в полупроводниковой промышленности. Crystal Systems Inc., которая использует одиночные рост кристаллов Technics, в настоящее время масштабирует свои сапфировые були до диаметра 13 дюймов (330 мм) и больше.[нужна цитата] Другой продюсер, Saint-Gobain Group производит прозрачный сапфир, используя технику наращивания по краям. Сапфир, выращенный с помощью этого метода, дает материал оптически хуже, чем тот, который выращен с помощью методов монокристалла, но он намного дешевле и сохраняет большую часть твердости, пропускания и устойчивости к царапинам. Saint-Gobain в настоящее время может производить сапфир толщиной 0,43 дюйма (как выращенный) в листах размером 12 дюймов на 18,5 дюймов, а также толстые листы с одной изгибом.[22] В Исследовательская лаборатория армии США в настоящее время исследует использование этого материала в конструкции ламината для систем прозрачной брони. Группа Saint Gobain коммерциализировала возможности выполнения требований к полетам на истребителях F-35 Joint Strike Fighter и F-22 Raptor.[23]

Композиты

Для будущих высокоскоростных ракет с инфракрасным наведением потребуются новые материалы купола, которые будут значительно более долговечными, чем те, которые используются сегодня, при сохранении максимальной прозрачности во всем рабочем диапазоне или полосе пропускания. В нынешней группе однофазных (кристаллических или стеклообразных) керамических материалов, передающих ИК-излучение, существует давний компромисс между оптической полосой пропускания и механической прочностью, что вынуждает разработчиков ракет соглашаться с некачественными общими характеристиками системы. Оптические нанокомпозиты могут предоставить возможность создавать новые материалы, которые могут преодолеть эти традиционные ограничения.[23]

Например, прозрачная керамическая броня, состоящая из легкого композитного материала, была сформирована с использованием лицевой панели из прозрачного оксида алюминия Al.2О3 (Или оксида магния MgO), с задним планом пластины из прозрачного пластика. Две пластины (скрепленные прозрачным клеем) обеспечивают полную баллистическую защиту от снарядов 0,30 AP M2 при угле наклона 0 ° с начальной скоростью 2770 футов (840 м) в секунду.[63]Другая прозрачная композитная броня обеспечивала полную защиту для снарядов стрелкового оружия до калибра .50 AP M2 включительно, состоящих из двух или более слоев прозрачного керамического материала.[64][65]

Получены нанокомпозиты оксида иттрия и магнезии со средним размером зерна ~ 200 нм. Эти материалы показали пропускание, близкое к теоретическому, в ИК-диапазоне 3-5 мкм. Кроме того, такие композиты обладают более высокой прочностью, чем наблюдаемые для однофазных твердотельных компонентов. Несмотря на отсутствие согласия относительно механизма разрушения, широко признано, что нанокомпозитные керамические материалы могут и предлагают улучшенные механические свойства по сравнению с однофазными материалами или наноматериалами с однородным химическим составом.[48]

Нанокомпозитные керамические материалы также обладают интересными механическими свойствами, недостижимыми в других материалах, такими как сверхпластическая текучесть и металлоподобная обрабатываемость. Ожидается, что дальнейшие разработки приведут к созданию высокопрочных наноматериалов с высокой прозрачностью, которые подходят для применения в качестве брони следующего поколения.[22]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Патель, П.Дж. и др., (2000) "Прозрачная керамика для брони и оконных ЭМ", Proc. SPIE, Vol. 4102, стр. 1, Неорганические оптические материалы II, Маркер, А.Дж. и Артурс Э.Г., ред.
  2. ^ а б Харрис, округ Колумбия (2009) "Материалы для инфракрасных окон и куполов: свойства и производительность", Монография SPIE PRESS, Vol. PM70 (Международное общество инженеров-оптических инженеров, Беллингем, Вашингтон)
  3. ^ Беляков А.В. Производство прозрачной керамики (обзор) // Наука о производстве керамики, стекла и керамики. 52, стр. 14 (1995)
  4. ^ Ikesue, A .; Киношита, Тошиюки; Камата, Киичиро; Ёсида, Кунио; и другие. (1995). «Изготовление и оптические свойства высокоэффективной поликристаллической керамики Nd: YAG для твердотельных лазеров». Журнал Американского керамического общества. 78: 1033. Дои:10.1111 / j.1151-2916.1995.tb08433.x.
  5. ^ Икесуэ, А (2002). «Лазеры на поликристаллической Nd: YAG керамике». Оптические материалы. 19: 183. Bibcode:2002OptMa..19..183I. Дои:10.1016 / S0925-3467 (01) 00217-8.
  6. ^ Тачиваки Т. и др., Новый синтез YAG, ведущий к прозрачной керамике », Solid State Communications, Vol. 119, p. 603 (2001)
  7. ^ Лу, Дж. И др., «Нанокристаллическая керамика YAG, легированная неодимом - новое поколение твердотельных лазеров и оптических материалов», J. All. Comp., Vol. 341, стр. 220 (2002)
  8. ^ Бизон, Дж. Ф. и др., «Нанотехнологии активизируют технологию изготовления твердотельных лазеров», Recent Res. Devel. Прикладная физика. 7, стр. 475 (2004)
  9. ^ Huie, J.C. и Gentilman, R., "Характеристики прозрачного поликристаллического YAG, изготовленного из нанопорошков", Proc. SPIE, Vol. 5786, стр. 251 (Tustison, R.W., Ed., Window and Dome Technology and Materials IX, 2005)
  10. ^ "Люкалоксовая лампа". Получено 2009-06-06.
  11. ^ а б «Керамический материал космической эры, прозрачный, как стекло, но способный выдерживать вдвое более высокие температуры, - заявили сегодня ученые General Electric» (пресс-релиз). Питер Ван Эйвери, Центр общественной информации Центра исследований и разработок General Electric. 10 октября 1966 г.
  12. ^ а б Йолдас, Б. Э. (1979). «Формирование монолитного стекла методом химической полимеризации». Журнал материаловедения. 14: 1843. Bibcode:1979JMatS..14.1843Y. Дои:10.1007 / BF00551023.
  13. ^ Барбаран, Дж. Х. и др., «Синтез высоколегированного порошка Nd: YAG методом SOL-GEL», Физика полупроводников, квантовая электроника и оптоэлектроника, Vol. 8, стр. 87 (2005)
  14. ^ Прочазка, С .; Клуг, Ф. Дж. (1983). «Инфракрасная прозрачная муллитовая керамика». Журнал Американского керамического общества. 66: 874. Дои:10.1111 / j.1151-2916.1983.tb11004.x.
  15. ^ Цзян, Хуа (2005). «Прозрачная электрооптическая керамика и приборы» (PDF). 5644: 380. Дои:10.1117/12.582105. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  16. ^ Tsukuma, K .; Ямасита, Исао; Кусуносе, Такафуми; и другие. (2008). «Прозрачная керамика Y2O3 – ZrO2 (8Y), 8 мол.%». Журнал Американского керамического общества. 91: 813. Дои:10.1111 / j.1551-2916.2007.02202.x.
  17. ^ Майман, Т. (1960). «Вынужденное оптическое излучение в рубине». Природа. 187 (4736): 493–494. Bibcode:1960Натура.187..493М. Дои:10.1038 / 187493a0.
  18. ^ Хехт, Джефф (2005). Луч: гонка за лазером. Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-514210-1.
  19. ^ а б c Кингери, У.Д., Боуэн, Х.К., и Ульманн, Д.Р., Введение в керамику, п. 690 (Wiley-Interscience, 2-е издание, 2006 г.)
  20. ^ Москалик, К; Козлов, А; Демин, Э; Бойко, Э (2009). «Эффективность лечения рака кожи лица с помощью высокоэнергетических импульсных неодимовых и Nd: YAG-лазеров». Фотомедицина, лазерная хирургия. 27 (2): 345–349. Дои:10.1089 / фото.2008.2327. PMID 19382838.
  21. ^ Ян Дж .; Инь, TL; Сюй, ВМ; Xia, LB; Ли, AB; Ху, Дж (2006). «Репродуктивный результат перегородки матки после гистероскопического лечения неодимовым: YAG-лазером». Фотомедицина, лазерная хирургия. 24 (5): 625. Дои:10.1089 / фото.2006.24.625. PMID 17069494.
  22. ^ а б c d е ж грамм час я Патель, П.Дж. и др., Прозрачная броня, Информационный бюллетень AMPTIAC, Передовые технологии материалов и процессов, Том. 4 (осень, 2000 г.)
  23. ^ а б c d е Сэндс, Дж. М. и др. (ARL) и Бойс, М. (MIT Mech. Engr.), Protecting the Future Force: Прозрачные материалы защищают зрение армии, Армейские исследования материалов: трансформация наземного боя с помощью новых технологий, AMPTIAC Quarterly, Vol. 8 (2004)
  24. ^ Лемпицки, А. Прозрачная керамика ALEM Associates (2007)
  25. ^ Прочазка, С .; Клуг, Ф. Дж. (1983). «Инфракрасная прозрачная муллитовая керамика». Журнал Американского керамического общества. 66: 874. Дои:10.1111 / j.1151-2916.1983.tb11004.x.
  26. ^ а б c d е Прозрачная керамика Искровая лазерная технология, Национальные лаборатории Лоуренса Ливермора (S&TR, 2006) Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  27. ^ Куман Г.А. и др., IEEE Journ. Квантовая электроника, Vol. 40, стр.747 (2004).
  28. ^ а б Андерсон, Ричард К. и Джон Баркер (январь – февраль 1969 г.). «Уникальная оптическая керамика». Оптические спектры (Выпуск оптических материалов).
  29. ^ Грескович, К. и Вудс, К. Н. "Изготовление прозрачного ThO2-допированный Y2О3", Bull. Amer. Ceram. Soc., Vol. 52, p. 473 (1973)
  30. ^ Родос, W.H., "Контролируемое нестационарное твердофазное спекание иттрия во второй фазе", J. Am. Ceram. Soc., Vol. 64, стр. 13 (1984)
  31. ^ Родос, W.H. и Трикетт, E.A., "Progress on Transparent Yttria", GTE Labs, Inc., (Центр технической информации Министерства обороны, 1984 г.)
  32. ^ Конг, Дж. И др. "Yb: Y с диодной накачкой мощностью 9,2 Вт2О3 керамический лазер », Applied Physics Letters, Vol. 86, p. 116 (2005)
  33. ^ Токуракава М. и др. "Yb с диодной накачкой 188 фс с синхронизацией мод.3+: Y2О3 керамический лазер », Applied Physics Letters, Vol. 90, p. 71 (2007).
  34. ^ Биссон, Дж. Ф. и др., "Переключение излучательной способности и фотопроводимости в сильно легированных Yb3+: Y2О3 и Лу2О3 керамика », Applied Physics Letters, Vol. 90, p. 201 (2007).
  35. ^ «Achtung Panzer! - Немецкие инфракрасные приборы ночного видения». Achtungpanzer.com. 2009-01-27. Архивировано из оригинал на 25.01.2010. Получено 2012-02-10.
  36. ^ «Управление ночного видения и электронных датчиков - Форт Белвуар, Вирджиния». Nvl.army.mil. Архивировано из оригинал на 2012-02-09. Получено 2012-02-10.
  37. ^ Джон Пайк. "Очки ночного видения (NVG)". Globalsecurity.org. Получено 2012-02-10.
  38. ^ Малдаг Х. П. В. и Мур П. О., ред., Принципы инфракрасного и теплового контроля, in Nedestructive Handbook, Infrared and Thermal Testing, Volume 3, 3rd edition, ASNT Press, Columbus (2001).
  39. ^ а б Кумар, Р. Раджендра и др., Тонкие пленки оксида ванадия, осажденные при комнатной температуре, для неохлаждаемых инфракрасных детекторов, Бюллетень материаловедения, Том. 38, стр. 1235 (2003)
  40. ^ Maldague X. P. V. и др., "Глава 2: Основы инфракрасных и тепловых испытаний: Часть 1. Принципы инфракрасных и тепловых испытаний", в Справочнике по неразрушающему контролю, инфракрасные и тепловые испытания, Vol. 3, 3-е изд., Колумбус, Огайо, ASNT Press (2001) с.718
  41. ^ Гамильтон, Ричард (1995). «Высокоточные боеприпасы и новая эра войны». Центр изучения авиации, Королевские ВВС Австралии. Получено 2009-02-02.
  42. ^ Зарчан П., Тактическое и стратегическое ракетное наведение, AIAA (2007)
  43. ^ Махуликар, С.П., Сонаване, Х.Р., и Рао, Г.А., "Исследования инфракрасных сигнатур аэрокосмических аппаратов", Прогресс в аэрокосмических науках, Том 43, стр.218 (2006)
  44. ^ Air Power Australia. «Наведение с тепловым поиском». Ausairpower.net. Получено 2012-02-10.
  45. ^ Харрис, округ Колумбия, "Обзор прогресса в укреплении сапфира при повышенных температурах", Proc. SPIE, Vol. 3705, стр. 2 (1999)
  46. ^ а б Хоган П. и др., "Прозрачный иттрий для инфракрасных окон и куполов - прошлое и настоящее", Raytheon Integrated Defense Systems (10-й симпозиум Министерства обороны США по электромагнитным окнам, 2004 г.)
  47. ^ Mouzon, J., et al., "Производство прозрачного оксида иттрия с помощью HIP и метода капсулирования стеклом", J. Euro. Ceram. Soc., Vol. 29, стр. 311 (2009)
  48. ^ а б Стефаник Т. и др. «Нанокомпозитная оптическая керамика для инфракрасных вдов и куполов», Proc. SPIE, Vol. 6545 (2007)
  49. ^ Справочник по оптическим материалам, Ред. Марвин Вебер, Лазерная и оптическая наука и технология (CRC Press, 2002)
  50. ^ "Обзор: структурные керамические нанокомпозиты", J. Europ. Ceram. Soc., Vol. 17, стр. 1061 (1997)
  51. ^ Нихара, К. и др., «Новая нанокомпозитная структурная керамика», Матем. рез. Soc. Symp. Proc., Vol. 286, с. 405 (1993).
  52. ^ Механические свойства керамики, Вахтман, Дж. Б., Кэннон, В. Р. и Мэтьюсон, М. Дж. (John Wiley & Sons, 2009)
  53. ^ Чой, С.М., Авадзи, Х., «Нанокомпозиты: новая концепция дизайна материалов», Sci. Tech. Adv. Мат., Т. 6, стр. 2 (2005)
  54. ^ Достижения в керамической броне IV. Часть I. Прозрачные стекла и керамика], Керамическая инженерия и научные труды, Vol. 29 (Wiley, Американское керамическое общество, 2008 г.) ISBN 0-470-34497-0
  55. ^ Эшли, Дж., «Прозрачная броня - станет ли это следующим алмазом?», Журнал RDECOM, Управление исследований, разработок и инженерии армии США (2006)
  56. ^ Klementa, R., et al., «Прозрачные материалы для брони», J. Euro. Cer. Soc., Vol. 28, стр. 1091 (2008)
  57. ^ Лундин, Л., "Испытания ВВС новой прозрачной брони", Исследовательская лаборатория ВВС по связям с общественностью (2005 г.)
  58. ^ Лундин, Л., «AFRL тестирует прозрачную броню: исследователи исследуют прозрачный керамический материал, который обеспечивает лучшую защиту, чем сегодняшнее пуленепробиваемое стекло, при небольшом весе и толщине», Advanced Materials and Processes (ноябрь 2006 г.)
  59. ^ Брух, А., General Electric, Прозрачная магнезиально-глиноземная шпинель и метод, Патент США 3516839 (1970)
  60. ^ Сэндс, Дж. М. и др., "Моделирование прозрачной керамики для улучшения военной брони", Специальный выпуск о прозрачной керамике, Journ. Europ. Cer. Soc., Vol. 29, стр. 261 (2009)
  61. ^ Тевис, Б.В. и Гордон, Л.Дж., Способ приготовления магнезиальной шпинели, Патент США 3304153 (1970)
  62. ^ Виллалобос, Г.Р. и др., "Прозрачная керамика: шпинель из алюмината магния", Материаловедение и технология, NRL Review (2005)
  63. ^ Прозрачная керамическая композитная броня, Патент США H001519 (2002)
  64. ^ Прозрачная керамическая броня, Патент США H001567 (2003)
  65. ^ Навиас, Л., Изделия из магнезиальной глиноземистой шпинели и способ их получения, Патент США 3083123 (1965)

дальнейшее чтение

  • Обработка керамики перед обжигом, Онода, Г.Ю., младший, и Хенч, Л.Л. Редакторы (Wiley & Sons, Нью-Йорк, 1979)

внешняя ссылка