OPTISCHE TRANSPARANTIE

Lichtdoorlatendheid of -transmissie door een materiaal betekent niet noodzakelijk dat men er doorheen kan kijken. In algemene termen heeft een doorzichtig materiaal componenten met een uniforme brekingsindex, terwijl een doorschijnend materiaal daarentegen is samengesteld uit componenten met verschillende brekingsindices. Dit laatste systeem laat de doorgang van licht toe, maar vergemakkelijkt de doorzichtigheid niet. Materialen die de transmissie van licht niet mogelijk maken, worden ondoorzichtig genoemd.

Optische doorzichtigheid verwijst naar de doorgang van licht door een materiaal, zonder merkbare verstrooiing. Het is een van de meest cruciale functionele eigenschappen van transparante keramiek. Dit bepaalt bijvoorbeeld hoe goed een zonnecel werkt als het glazen venster dat de cel bedekt minder licht verstrooit, en een betere lichtoogst mogelijk maakt, of zelfs hoe goed een microscoop, cameralens of laser werkt. 

Het bereiken van echte optische transparantie is echter geen taak voor conventionele korrelige of microscopische materialen.

DE ONTWERPUITDAGING

De optische doorzichtigheid in polykristallijne materialen (bv. metalen, keramiek) wordt beperkt door de hoeveelheid licht die door hun structurele kenmerken, zoals poriën en korrelgrenzen, wordt verstrooid. De verstrooiing van het licht is afhankelijk van de golflengte van het licht. Afhankelijk van de golflengte van het licht en de fysische dimensie van het verstrooiingscentrum (bv. korrelgrens of porie) in een glas of keramiek, zullen er dus naar verwachting grenzen ontstaan aan de ruimtelijke schaal van de zichtbaarheid. Microscopische poriën in gesinterde keramiek, die zich bevinden op de kruispunten van microkristallijne korrels van conventionele keramische materialen, veroorzaken verstrooiing van licht en verhinderen het bereiken van echte doorzichtigheid.

De grootte van een verstrooiingscentrum wordt voor een groot deel bepaald door de grootte van de kristallijne deeltjes die in de grondstof aanwezig zijn, tijdens de ontwikkeling of vorming van het glas- of keramische voorwerp. Het spreekt dan ook vanzelf dat een verkleining van de deeltjesgrootte van de grondstof tot ver onder de golflengte van het zichtbare licht (~ 0,5 μm of 500 nm), een aanzienlijke hoeveelheid lichtverstrooiing elimineert.  

Een verkleining van de keramische nanodeeltjesgrootte tot ver onder de afmetingen van ongeveer 1/25 van de gebruikte lichtgolflengte resulteert ruwweg in een keramisch of glazen materiaal dat doorschijnend of, waar gewenst, transparant is. Dit betekent dat voor wit licht de korrelgrootte van de deeltjes ruim onder de 20 nanometer (nm) moet liggen. Onderzoek toont aan dat de totale volumefractie van nanoschaalporiën (zowel inter- als intra-granulair) binnen de keramiek minder dan 1% moet zijn, idealiter (0,001 - 0,25%) om optische transmissie van hoge kwaliteit te bereiken. Vandaar dat uniformiteit van de deeltjes en ultrafijne nanoschaaldeeltjes (veel kleiner dan 20 nm of 0,02 μm) sterk bepalende factoren worden voor de ontwikkeling van glas- en/of keramische systemen met superieure opto-mechanische eigenschappen.

ONZE OPLOSSING

Quant-keramische nanomaterialen hebben gemiddeld afmetingen in het sub 20 nanometer bereik. Zij bieden wat nodig is om transparante keramische systemen te realiseren.  

IMPLEMENTATIE

Transparante keramiek kan worden verkregen met behulp van sinterprocessen bij lage temperaturen van onze atomair gearchitectureerde nanopoeders van hoge zuiverheid.

 Het staat een klant vrij om ofwel alleen onze kwantumkeramiek te gebruiken OF deze als "vulstof" te gebruiken om de poriëndichtheid in hun bestaande systemen vóór het sinteren te minimaliseren. De eerste benadering is echter noodzakelijk voor een doeltreffender ontwerp.

ANDERE TOEPASSINGEN

Met onze atomair geordende ultrafijne nanopoeders maken wij de ontwikkeling mogelijk van hoogwaardige transparante keramische materialen, die lichter wegen, mechanisch sterker zijn, een beter warmtetransport hebben voor energiebesparing, vlekbestendig zijn en een antimicrobiële en schimmelwerende bescherming bieden zonder dat foto-activering nodig is, voor zowel duurzaamheid als esthetisch behoud. De doeltoepassing kan een reeks vaste-stoflasercomponenten zijn, schermen van smartphones of draagbare toestellen, optische vezels, lenzen voor microscopen en camera's, golfgeleiders of technisch veeleisende glaswanden en ramen van zonnepanelen.