透明铝曾经局限于《星际迷航》中的世界，现在已经成为现实，可以在现实世界中有重要的应用。
透明铝又称氮氧铝，是一种由氮、氧和铝组成的立方尖晶石晶体结构的透明多晶陶瓷。
它在近紫外、可见和红外区域是光学透明的。它的硬度是熔融石英玻璃的四倍，比蓝宝石高85%，比铝酸镁尖晶石高15%。该材料在1200°C（2190°F）以下保持固态。它具有良好的耐腐蚀性和抗辐射和氧化损伤性。它的硬度大约是同等厚度钢的三倍。
圆顶、管、透明窗、杆和板可以使用传统的陶瓷粉加工方法由该材料制成。制造透明铝的方法仍在改进。这种材料的成本与合成蓝宝石相似。
机械性能
透明铝的力学性能如下表所示:
| 属性 |
价值观 |
| 抗压强度 |
平均绩点2.68 |
| 抗弯强度 |
0.38 - -0.7的绩点 |
| 断裂韧性 |
2 MPa.m1／2 |
| 努氏硬度 |
1800千克/毫米2 |
| 泊松比 |
0．24 |
| 剪切模量 |
135 GPa |
| 杨氏模量 |
334 GPa |
生产方法
制造的陶瓷材料在高温下进行热处理，然后进行研磨处理。然后对材料进行抛光以获得透明度。它在2100°C（3812°F）左右失去透明度。研磨和抛光工艺主要提高抗冲击性，所得材料比蓝宝石硬85%，比铝酸镁尖晶石硬15%。
然而，用常规方法生产的透明铝具有较高的孔隙率，因此透明度较低。岭南大学的Lee等人在2010年提出了解决这一问题的制造方法。
在这种方法中，烧结添加剂被添加到由少于0.5 wt.%的MgO组成的源粉中。然后在1550 ~ 1750°C(2822 ~ 3182°F)的温度下预烧结源粉，得到相对密度大于95%的四相多晶氧氮化铝陶瓷。源粉可以在1900°C(3452°F)下再次烧结，以进一步增加材料的相对密度。因此，孔隙率被消除，透明度增加到95%以上。
应用程序
透明铝的一些应用包括:
- 各种防御应用，如Recce传感器窗口、透明装甲、激光通信窗口和特殊红外圆顶，具有不同的形状，包括半球形和超半球形圆顶
- 半导体相关应用程序
- 耐火材料
- 绝缘体和热辐射板
- 光电设备
- 金属基复合材料
- 电源和多芯片模块
- 半透明陶瓷
- 高温材料和散热器欧洲杯足球竞彩
- 断环
- 导热填料
- 集成电路封装和基片
Surmet的ALON®透明装甲50口径测试
局限性
自20世纪50年代初透明铝陶瓷发现以来，许多研究人员都参与了透明铝陶瓷的研究。他们的工作报告了获得高透光率的透明铝陶瓷需要解决的一些挑战，包括:
虽然一些研究工作提出了通过控制特定波长下1µm以下的平均晶粒尺寸来提高透明铝的透光率的方法，但目前的技术不能有效地将晶粒尺寸减小到远远小于可见光波长的尺度。
结果表明，在可见光范围内，材料的透射率随波长的减小而显著降低。因此，在本质上无法解决透明铝的双折射问题。此外，与其他透明陶瓷相比，生产透明铝的成本非常高。
资料来源和进一步阅读