研究室成果在《Journal of Advanced Ceramics》上发表
2024年07月24日
研究室在题为《Journal of Advanced Ceramics》发表题目为“Designing highly transparent cerium doped Y2O3 ceramics with high mechanical and thermal properties for UV-shielding in extreme conditions”的学术论文，博士研究生张聪为第一作者。
阳光中包含约5%的紫外线（UV），波长范围在200–400 nm。长时间暴露在紫外线下会对人体和物体产生显著危害。现有的紫外线屏蔽材料（如高分子，薄膜，涂层，玻璃）虽能满足日常使用，但它们在高温、高压、腐蚀性和放射性等极端环境中的有效性会降低。透明陶瓷是一种通过压制和烧结形成的具有光学透明性的多晶材料，与高分子和玻璃等传统紫外线屏蔽材料相比，透明陶瓷通常表现出更优异的化学稳定性和优异的热、力学性能，包括抗热震性、硬度和热导率等。在这项工作中，我们选择CeO2作为紫外线吸收剂，Y2O3透明陶瓷为透明基质，开发新型紫外屏蔽材料。系统地研究了CeO2浓度对Y2O3陶瓷光学、力学和热学性能的影响。结果表明，CeO2不仅可以作为紫外线吸收剂，而且还是一种Y2O3透明陶瓷新型的烧结助剂。Ce的引入使Y2O3透明陶瓷的紫外截止边从250 nm移动到375 nm，归因于Ce4+在可见波段的吸收。这种转变赋予Y2O3透明陶瓷紫外屏蔽能力，使其对UVC（100–280 nm）和UVB（280–320 nm）具有100%的屏蔽能力，对UVA（320–400 nm）具有约95%的屏蔽能力。研究了在各种腐蚀条件（酸、碱、紫外线照射和高温）后的光学透过率，证实了Ce:Y2O3透明陶瓷优异的稳定性，在航空航天，工业制造，极端天气等场景是一种有竞争力的紫外屏蔽材料。这项工作为极端条件下的紫外屏蔽材料提供了新的设计理念和有效的解决方案。
论文链接：https://doi.org/10.26599/JAC.2024.9220917