Keramik optik, bahan industri canggih yang dikembangkan untuk digunakan dalam aplikasi optik.
Bahan optik mendapatkan kegunaannya dari responsnya terhadap cahaya inframerah, optik, dan ultraviolet. Bahan optik yang paling jelas adalah kacamata, yang dijelaskan dalam artikel industri kaca, tetapi keramik juga telah dikembangkan untuk sejumlah aplikasi optik. Artikel ini mensurvei beberapa aplikasi ini, baik pasif (misalnya, jendela, radoma, amplop lampu, pigmen) dan aktif (misalnya, fosfor, laser, komponen elektro-optik).
Perangkat pasif
Jendela optik dan inframerah
Dalam keadaan murni mereka, kebanyakan keramik adalah isolator pita lebar. Ini berarti bahwa ada jurang besar status terlarang antara energi level elektron terisi tertinggi dan energi level kosong tertinggi berikutnya. Jika celah pita ini lebih besar dari energi cahaya optik, keramik ini akan transparan secara optik (meskipun serbuk dan keropos berpori dari keramik tersebut akan berwarna putih dan buram karena hamburan cahaya). Dua aplikasi keramik transparan optik adalah jendela untuk pembaca kode batang di supermarket dan radome inframerah dan jendela laser.
Sapphire (bentuk kristal aluminium oksida, Al 2 O 3) telah digunakan untuk checkout windows. Ini menggabungkan transparansi optik dengan ketahanan gores yang tinggi. Demikian pula, keramik polikristalin kristal tunggal atau inframerah-transparan seperti natrium klorida (NaCl), kalium klorida yang didoping rubidium (KCl), kalsium fluorida (CaF), dan strontium fluorida (SrF 2) telah digunakan untuk radom inframerah tahan erosi, jendela untuk detektor inframerah, dan jendela laser inframerah. Bahan-bahan halida polikristalin ini cenderung mentransmisikan panjang gelombang yang lebih rendah daripada oksida, memanjang hingga ke daerah inframerah; Namun, batas butir dan radiasi penyebaran porositas. Oleh karena itu, mereka paling baik digunakan sebagai kristal tunggal. Namun demikian, halida tidak cukup kuat untuk jendela besar: plastis dapat berubah bentuk karena beratnya sendiri. Untuk memperkuat mereka, kristal tunggal biasanya dipalsukan untuk menginduksi batas butir yang bersih dan ukuran butir yang besar, yang tidak mengurangi transmisi inframerah secara signifikan tetapi memungkinkan tubuh untuk melawan deformasi. Atau, bahan berbutir besar bisa dicetak fusi.
Amplop lampu
Lampu pelepasan listrik, di mana gas tertutup diberi energi oleh tegangan yang diberikan dan dengan demikian dibuat untuk menyala, adalah sumber cahaya yang sangat efisien, tetapi panas dan korosi yang terlibat dalam operasi mereka mendorong keramik optik ke batas termokimia mereka. Sebuah terobosan besar terjadi pada tahun 1961, ketika Robert Coble dari General Electric Company di Amerika Serikat menunjukkan bahwa alumina (polikristalin sintetis, Al 2 O 3) dapat disinter ke kepadatan optik dan transparansi menggunakan magnesium (magnesium oksida, MgO) sebagai bantuan sintering. Teknologi ini memungkinkan pelepasan natrium yang sangat panas di lampu uap-uap bertekanan tinggi untuk terkandung dalam bahan tahan api yang juga mentransmisikan cahayanya. Plasma di dalam amplop lampu alumina bagian dalam mencapai suhu 1.200 ° C (2.200 ° F). Emisi energi mencakup hampir seluruh spektrum yang terlihat, menciptakan cahaya putih terang yang memantulkan semua warna — tidak seperti lampu natrium-uap bertekanan rendah, yang cahaya ambarnya umum di langit-langit kota-kota besar.
Pigmen
Industri keramik warna atau pigmen adalah industri tradisional yang sudah lama ada. Pigmen atau noda keramik terbuat dari senyawa oksida atau selenida dalam kombinasi dengan unsur logam transisi atau unsur tanah jarang. Penyerapan panjang gelombang cahaya tertentu oleh spesies ini memberikan warna khusus untuk senyawa. Misalnya, kobalt aluminat (Coal 2 O 4) dan kobalt silikat (Co 2 SiO 4) berwarna biru; timah-vanadium oksida (dikenal sebagai V-doped SnO 2) dan zirkonium-vanadium oksida (V-doped ZrO 2) berwarna kuning; kobalt kromit (CoCr 2 O 3) dan kromium garnet (2CaO · Cr 2 O 3 · 3SiO 2) berwarna hijau; dan kromium hematit (CrFe 2 O 3) berwarna hitam. Warna merah sejati, tidak tersedia dalam bahan silikat yang terjadi secara alami, ditemukan dalam larutan padat cadmium sulfide dan cadmium selenide (CdS-CdSe).
Pigmen bubuk dimasukkan ke dalam badan keramik atau glasir untuk memberikan warna pada peralatan yang dipecat. Stabilitas termal dan kelembaman bahan kimia selama pembakaran merupakan pertimbangan penting.
