Properties of an Infrared-Transparent MgO:Y2O3 Nanocomposite

خواص نانوکامپوزیت MgO/Y2O3 شفاف در برابر مادون قرمز

ABSTRACT

A 50:50 vol% MgO–Y2O3 nanocomposite with ~150 nm grain size was prepared in an attempt to make 3–۵ lm infraredtransmitting windows with increased durability and thermal shock resistance. Flexure strength of the composite at 21°C is ۶۷۹ MPa for 0.88 cm2 under load. Hardness is consistent with that of the constituents with similar grain size. For 3-mm-thick material at 4.85 lm, the total scatter loss is 1.5%, forward scatter is 0.2%, and absorptance is 1.8%.

Optical scatter below 2 lm is 100%. Variable intensity OH absorption (~6% absorptance) is observed near 3 lm. The refractive index is ~۰٫۴% below the volume-fraction-weighted average of those of the constituents. Thermal expansion is equal to the volumefraction- weighted average of expansion of the constituents.

Specific heat capacity is equal to the mass-fraction-weighted average of heat capacities of the constituents. Thermal conductivity lies between those of the constituents up to 1200 K. Elastic constants lie between those of the constituents. The Hasselman mild thermal shock resistance parameter for the composite is twice as great as that of common 3–۵ lm window materials, buthalf as great as that of c-plane sapphire.

 جهت دانلود رایگان نسخه لاتین این مقاله اینجا کلیک کنید .

چکیده

در این مقاله، یک نانوکامپوزیت MgO/Y2O3 با درصد حجمی ۵۰:۵۰ و اندازه دانه حدود ۱۵۰ نانومتر تهیه گردید. هدف از تولید این ماده، استفاده از آن به عنوان پنجره عبور دهنده مادون قرمز به طول موج ۳-۵ میکرومتر، با دوام و مقاومت به شوک حرارتی بهتر نسبت به مواد قبلی، بود. استحکام خمشی مقطعی برابر cm2 0.88 از این کامپوزیت، برابر ۶۷۹ مگاپاسکال می باشد. سختی ماده نیز با سختی اجزای تشکیل دهنده با اندازه دانه مشابه، برابر است. بررسی نمونه ای به ضخامت ۳ میلی متر از این ماده تحت طول موج ۴٫۸۵ میکرومتر نشان می دهد که اتلاف پراکنشی (پراکندگی) کل، پراکنش روبه جلو و جذب کنندگی به ترتیب ۱٫۵، ۰٫۲ و ۱٫۸ درصد می باشند.

این در حالی است که تحت طول موج ۲ میکرومتر، ۱۰۰ درصد پراکنش نوری مشاهده می شود. در نزدیکی طول موج ۳ میکرومتر نیز، جذب OH با شدت متغیر (جذب کنندگی حدود ۶ درصد) اتفاق می افتد. ضریب شکست حدود ۰٫۴ درصد کمتر از آن چیزی است که از طریق میانگین وزنی ضریب شکست بر حسب کسر حجمی اجزای سازنده تخمین زده می شود. در طرف مقابل، انبساط حرارتی مشابه مقداری است که با میانگین گیری وزنی از انبساط اجزای سازنده بر حسب کسر حجمی آن ها پیش بینی می گردد.

ظرفیت گرمایی ویژه از طریق میانگین وزنی کسر جرمی ظرفیت های حرارتی اجزای سازنده به دست می آید. تا دمای ۱۲۰۰ کلوین، هدایت حرارتی ما بین مقدار آن برای اجزای تشکیل دهنده کامپوزیت می باشد. پارامتر مقاومت به شوک حرارتی متوسط هسلمنبرای کامپوزیت حاضر، دو برابر بیش از مقدار آن برای مواد پنجره رایج برای طول موج ۳-۵ میکرومتر بوده اما نصف مقدار آن برای یاقوت صفحه-c می باشد.

 جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.