透明鋁,是一種同時具有金屬強度與玻璃透明特性的新型材料,其主要成分是氮氧化鋁或者鎂鋁合金。透明鋁強度高、透明度高,同時具備美觀、透光、防護功能,可以替代傳統(tǒng)材料應(yīng)用在要求更為苛刻的場景中。
氮氧化鋁(AlON)是較為常見的透明鋁成分,是鋁、氧、氮的化合物,由于具有陶瓷特性,也稱為透明陶瓷。透明鋁之所以透明,是由于光線可以穿透材料。氮氧化鋁為晶體結(jié)構(gòu),是各向同性立方晶體,材料內(nèi)部晶粒整齊排列,不會強烈反射、散射光線,因此光線可以透過材料,透明鋁呈現(xiàn)透明狀態(tài)。
透明鋁強度高,遠高于普通石英玻璃,也高于防彈玻璃,略低于藍寶石;耐高溫,可以在2000℃以上環(huán)境中使用;抗沖擊性強,可以抵擋子彈沖擊。由于具備以上優(yōu)點,透明鋁可以應(yīng)用在建筑材料、汽車、電子、軍工裝備、航空航天等領(lǐng)域,例如用作摩天大樓玻璃幕墻、汽車防彈玻璃、裝甲車防彈玻璃、軍事建筑防彈材料、軍用望遠鏡材料、太空飛船觀察孔玻璃等。
早在20世紀(jì)80年代,以氮氧化鋁為主要成分的透明鋁已被研制問世。透明鋁制備工藝與陶瓷類似,都需要熱處理與冷卻過程,但又有所不同。先根據(jù)形狀需求的不同選擇模具,將氮氧化鋁粉末置入模具中,再采用液壓工藝使氮氧化鋁粉末形成顆粒狀,然后在2000℃高溫條件下長時間燒制,最后冷卻后經(jīng)機械拋光,即得到透明鋁產(chǎn)品。
目前,透明鋁已經(jīng)實現(xiàn)應(yīng)用,在美國,Surmet公司與美國國防部合作,生產(chǎn)氮氧化鋁陶瓷玻璃窗,主要用于軍事領(lǐng)域。此外,美國悍馬汽車、德國蔡司等想要將透明鋁應(yīng)用在防彈玻璃、鏡頭上,但一直未能實現(xiàn)。這主要是由于透明鋁價格高昂,是防彈玻璃的3至5倍,因此其少量應(yīng)用主要集中在軍工領(lǐng)域,民用領(lǐng)域尚未實現(xiàn)商業(yè)化。
透明鋁在民用領(lǐng)域除了可以應(yīng)用在摩天大樓玻璃幕墻、高端汽車防彈玻璃方面外,還可以用來制造高端電子與精密儀器的防靜電透明包裝膜、高端攝像頭鏡片、光學(xué)設(shè)備透鏡等產(chǎn)品。目前,已研發(fā)問世的透明鋁制備工藝可以實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn),但其成本依然偏高,若要實現(xiàn)在民用領(lǐng)域的推廣應(yīng)用,透明鋁成本的降低仍是發(fā)展重心。
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