אלומיניום שקוף
 | |
| מבנה AION (צויר בעזרת Diamond4) |
אלומיניום אוקסיניטריד או בשמו העממי אלומיניום שקוף משווק בשם ALON (על ידי Surmet Corporation) הוא חומר קרמי שקוף המורכב מאלומיניום, חמצן וחנקן. אלומיניום אוקסיניטריד שקוף אופטית (≥ 80%) באזורי על-סגול, התחום הנראה, ותת-אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי. הוא קשה פי ארבע מזכוכית סיליקה מותכת, 85% מספיר, וקשה מעט יותר (115%) מספינל אלומינאט מגנזיום. ניתן לייצר אותו לחלונות שקופים, צלחות, כיפות, מוטות, צינורות וצורות אחרות באמצעות טכניקות עיבוד אבקת קרמיקה קונבנציונליות.
ALON הוא הקרמיקה השקופה הפולי-גבישית הקשה ביותר הקיימת בשוק.[1] בגלל משקל נמוך, תכונות אופטיות ומכניות ייחודיות, ועמידות בפני חמצון או קרינה, הוא נראה מבטיח ליישומים כגון חלונות חסיני כדורים, פיצוץ וחלונות אופטו-אלקטרוניים. [2] שריון על בסיס ALON הוכח כבעל יכולת לעצור מספר קליעים חודרי שריון של עד 0.50 BMG.[3]
תכונות
ALON עמיד בפני חומצות, בסיסים שונים ומים.[4]
מכניות
לאלומיניום אוקסיניטריד יש את התכונות המכניות הבאות:[1]
- חוזק לחיצה 2.68GPa
- חוזק כפיפה 0.38-0.7GPa
- קשיחות שבר 2.0MPa·m 1/2
- קשיות KNOOP - 1800kg/mm2 (0.2 ק"ג עומס)
- מקדם פואסון 0.24
- מודול גזירה 135GPa
- מודול אלסטיות 334GPa
תרמיות ואופטיות
לאלומיניום אוקסיניטריד יש את התכונות התרמיות והאופטיות הבאות:[5]
- חום סגולי 0.781J/(g·°C)
- מוליכות חום 12.3W/(m·°C)
- מקדם התפשטות תרמית °C/10-6*4.7~
- טווח שקיפות 200-5000nm
יצור
ניתן לייצר אלומיניום אוקסיניטריד כחלונות, צלחות, כיפות, מוטות, צינורות וצורות אחרות באמצעות טכניקות עיבוד אבקות קרמיות קונבנציונליות. הרכבו יכול להשתנות מעט: תכולת האלומיניום מכ-30% ל-36%, אשר דווח כי משפיעה על מודולי התפזורת והגזירה רק ב-1-2%.[6] הכלים הירוקים המיוצרים עוברים טיפול בחום (ציפוף) בטמפרטורות גבוהות ולאחר מכן טחינה וליטוש לשקיפות. הוא יכול לעמוד בטמפרטורות של כ 2,100 מעלות צלזיוס באטמוספירות אינרטיות. השחזה והליטוש משפרים באופן משמעותי את עמידות הפגיעה ותכונות מכניות אחרות הנדרשות משריון.[5]
פטנטים
פטנטים הקשורים לאלומיניום אוקסיניטריד כוללים:
- Aluminium oxynitride having improved optical characteristics and method of manufacture TM Hartnett, RL Gentilman U.S. Patent 4,481,300, 1984
- Process for producing polycrystalline cubic aluminium oxynitride JW McCauley U.S. Patent 4,241,000, 1980
- Transparent aluminium oxynitride and method of manufacture RL Gentilman, EA Maguire U.S. Patent 4,520,116, 1985; U.S. Patent 4,720,362, 1988
- Transparent aluminium oxynitride-based ceramic article JP Mathers U.S. Patent 5,231,062, 1993
ראו גם
- קורונדום
- מסע בין כוכבים IV (שם הוזכר אלומיניום שקוף כמדע בדיוני בשנות התשעים)
קישורים חיצוניים
- עיבוד של אלומיניום אוקסיניטריד שקוף אופטי
- "מגבלות מסיסות של La ו-Y באלומיניום אוקסיניטריד (AlON) ב-1870 מעלות צלזיוס" . ליאור מילר וויין ד' קפלן. המחלקה להנדסת חומרים, הטכניון, חיפה, ישראל, 2006.
- השפעת תוספי סינטר על המיקרו-מבנה והמאפיינים של ALON . יחזקאל אשוח. עבודת גמר לתואר שני, הטכניון – המכון הטכנולוגי הישראלי, 2003.
הערות שוליים
- ^ 1.0 1.1 Mohan Ramisetty et al. Transparent Polycrystalline Spinels Protect and Defend, American Ceramic Society Bulletin, vol.92, 2, 20–24 (2013)
- ^ "Domes & Infrared Optics". Surmet.
- ^ Ramisetty, Mohan; Sastri, Suri A.; Goldman, Lee (אוג' 2013). "Transparent Ceramics Find Wide Use in Optics". Photonics Spectra.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ Corbin, N (1989). "Aluminum oxynitride spinel: A review". Journal of the European Ceramic Society. 5 (3): 143–154. doi:10.1016/0955-2219(89)90030-7.
- ^ 5.0 5.1 Joseph M. Wahl et al. Recent Advances in ALON Optical Ceramic, Surmet
- ^ Graham, Earl K.; Munly, W.C.; McCauley, James W.; Corbin, Norman D. (1988). "Elastic properties of polycrystalline aluminum oxynitride spinel and their dependence on pressure, temperature and composition". Journal of the American Ceramic Society. 71 (10): 807–812. doi:10.1111/j.1151-2916.1988.tb07527.x.
