독점을 깨고, '투명 세라믹'이 여기에 구현됩니다_레이저 기술_장러_소결

□ 셰스한 기자

도자기에 대해서는 누구나 잘 알고 있지만, 유리처럼 투명한 도자기를 본 사람이 얼마나 될까요? 며칠 전 기자들은 장쑤성 첨단 레이저 기술의 산업화 기지인 장쑤시이 첨단재료산업기술연구소와 장쑤사범대학교 신흥산업협력혁신센터를 방문했다. 열기. "투명 세라믹 복합방어구입니다. 매우 얇지만 두께가 2배나 되는 강화유리보다 강합니다. 이 투명 세라믹은 플라스틱 랩처럼 부드럽고 얇으며, 얇은 형광 세라믹과 스마트 단말기에 사용 가능합니다." 보호 외장 스크린 등." 장러루(Zhang Leru) 장쑤 사범대학 물리전자공학부 부학장 겸 장쑤 시이 첨단재료 산업 기술 연구소 소장.

투명 세라믹은 "가벼운" 기능과 세라믹 캐리어의 훌륭한 조합입니다. 초기의 "반투명"에서 현재의 완전한 투명성에 이르기까지 60년 이상의 개발 역사를 되돌아보면 재료 시스템과 준비 방법이 점점 더 풍부해지고 재료의 광학 특성이 크게 향상되었습니다. 차세대 광학 기능성 소재인 투명 세라믹은 고체 레이저, 보호 갑옷, 고체 조명과 같은 핵심 분야에서 큰 응용 잠재력을 가지고 있습니다.

"도자가 투명해지려면 세 가지 극도로 엄격한 조건을 충족해야 합니다. 첫째는 불순물이 없어야 하고, 둘째는 기공이 없어야 하며, 셋째는 세라믹 내부가 절대적으로 균일해야 한다는 것입니다. ." Zhang Le는 테이블을 집어 들었습니다. 전통적인 도자기 제품의 내부는 실제로 매우 거칠고 기공이 많다고 소개된 도자기 찻잔입니다. 투명해지는 것이 그토록 어려운데 왜 우리는 여전히 그 어려움에 직면해야 합니까? 유리에 비해 투명 세라믹은 분명한 장점을 갖고 있기 때문입니다. "우선 세라믹의 열전도율은 유리의 5배 이상입니다. 빛이 매질을 통과하면 필연적으로 손실이 발생합니다. 이 손실은 열로 변환됩니다. 유리의 열은 열로 변환될 수 없습니다. 투명도자기는 열을 잘 전도하므로 쉽게 폭발할 수 있으며, 둘째, 우리나라 전통문화를 대표하는 대표적인 금속으로 특수형상구조, 대형도자기 소성기술 등에서 고유한 장점을 가지고 있습니다. , 결함 관리”라고 Zhang Le는 설명했습니다.

볼 밀링, 건조, 탈지, 진공 소결, 어닐링... 모든 투명 세라믹 제품은 5~8회의 고온 소결을 거쳐야 하며, 각 소결에는 10시간 이상이 소요되는 경우가 많습니다. 이 단계 중 어느 하나라도 수행하면 제품이 완전히 폐기됩니다. 오랫동안 우리나라와 일본, 미국, 프랑스 등은 고성능 투명 세라믹 원료분말과 대형 균일성형·소결 기술(장비) 측면에서 뚜렷한 격차가 있어왔다. 이를 위해 10년 전 장쑤사범대학에서는 관련 기술 연구개발에 착수해 다차원 극사이즈(고종횡비, 초박형, 대형) 기하학적 구성을 기반으로 한 투명 세라믹 제품 개발을 시도했다.

"투명 세라믹은 다양한 응용 시나리오에 따라 형태가 다르지만 각 형태는 광전 변환 중 열 방출과 같은 핵심 문제를 고려해야 하며 이는 의심할 여지 없이 기술 연구 및 개발에 큰 어려움을 가중시킵니다." 정복된 젤 사출 성형 및 수성 주조투명 세라믹의 고품질 성형, 압출 성형 및 스프레이 과립화를 위한 이 네 가지 핵심 기술은 다차원 극크기 투명 세라믹의 정밀 성형 및 혁신적인 응용을 위한 체계적인 솔루션을 제공합니다. 현재 관련 기술과 제품이 Fenghua Hi-Tech 및 Greer를 포함한 12개 회사에 홍보 및 적용되었으며 지난 2년 동안 거의 19억 위안의 매출을 올렸습니다.

과거에는 고품질의 레이저 세라믹을 준비하려면 원자재는 일본이나 프랑스에서, 장비는 독일에서, 열간 등압 프레스는 미국에서 사용해야 했습니다. 해외에서 수입해야 합니다. 원자재 및 생산 장비의 '막힌 목' 문제를 해결하기 위해 Zhang Le는 2019년 10월 팀을 이끌고 성의 많은 기업과 깊이 협력하여 핵심 문제를 공동으로 해결했습니다. "고순도 원료를 확보하면서 분말의 소결 활성을 향상시키는 방법은 무엇입니까? 균일한 소결 열장을 확보하는 방법은 어려운 점일 뿐만 아니라 4년 넘게 끊임없는 노력을 기울이는 우리의 초점이기도 합니다." 기술 연구, 마침내 팀은 투명 세라믹 생산에 필요한 핵심 원자재와 핵심 장비를 기본적으로 국내에서 생산했습니다.

투명 세라믹 원료에 다양한 희토류 원소를 첨가하는 것은 다양한 시나리오에서 사용될 수 있습니다. 네오디뮴 이온을 첨가하면 투명한 레이저 세라믹을 만들 수 있고, 세륨 이온을 첨가하면 더 높은 효율과 더 나은 열 안정성을 갖춘 형광 세라믹을 만들 수 있다”고 말했다. 예를 들어, 현재 자동차에 사용되는 LED 헤드라이트의 핵심 광변환 소재는 대부분 수지 기반 소재로, 그 뒤에는 큰 방열 시스템이 필요합니다. 그러나 세라믹 기반의 레이저 광원으로 전환하면 장기간 작동 시 많은 양의 열이 발생하더라도 섭씨 2,000도에 가까운 고온에서 소성된 세라믹은 흑화 현상이나 흑화 등의 문제가 발생하지 않습니다. 폭발. 이 때문에 일부 고급 자동차 레이저 헤드라이트와 고출력 레이저 디스플레이에는 형광 세라믹 소재가 사용되기 시작했습니다.

"올해부터 제품 주문량이 크게 증가해 큰 자신감과 기대감을 갖게 됐다"고 Zhang Le는 말했다. "팀은 민간 분야에서 시장 점유율을 지속적으로 확대하는 것 외에도 주요 국가 사업에 집중할 것입니다." 다음 단계의 프로젝트를 진행하고 항공우주 프로젝트를 수행하며, 스카이 레이저 세라믹, 에너지 저장 및 광저장 세라믹 등의 제품을 연구 개발합니다.