TRASPARENZA OTTICA

Il passaggio o la trasmissione della luce attraverso un materiale non implica necessariamente la possibilità di vedere attraverso di esso. In termini generici, un materiale trasparente, ha componenti con un indice di rifrazione uniforme mentre un materiale traslucido, al contrario, è costituito da componenti con diversi indici di rifrazione. Quest'ultimo sistema permette il passaggio della luce ma non facilita la visibilità attraverso di esso. I materiali che non permettono la trasmissione della luce sono detti opachi.

La trasparenza ottica si riferisce al passaggio della luce attraverso un materiale, senza dispersione apprezzabile. È una delle proprietà funzionali più cruciali delle ceramiche trasparenti. Questo determina, per esempio, il funzionamento di una cella solare quando la finestra di vetro che la copre disperde meno luce, e permette una migliore raccolta della luce o anche il funzionamento di un microscopio, di una lente di una macchina fotografica o di un laser. 

Raggiungere una vera trasparenza ottica, tuttavia, non è un compito per materiali convenzionali granulari o microscopici.

LA SFIDA DEL DESIGN

La trasparenza ottica nei materiali policristallini (per esempio metalli e ceramiche) è limitata dalla quantità di luce diffusa dalle loro caratteristiche strutturali come i pori e i confini dei grani. La diffusione della luce dipende dalla lunghezza d'onda della luce. Ci si aspetta quindi che sorgano dei limiti alle scale spaziali di visibilità, a seconda della lunghezza d'onda della luce e della dimensione fisica del centro di dispersione (ad esempio il confine del grano o il poro), all'interno di un vetro o di una ceramica. I pori microscopici nelle ceramiche sinterizzate, situati nelle giunzioni dei grani microcristallini dei materiali ceramici convenzionali, causano la dispersione della luce e impediscono il raggiungimento della vera trasparenza.

La dimensione di un centro di dispersione è in gran parte determinata dalla dimensione delle particelle cristalline presenti nella materia prima, durante lo sviluppo o la formazione dell'oggetto in vetro o ceramica. Va da sé, quindi, che la riduzione delle dimensioni delle particelle della materia prima ben al di sotto della lunghezza d'onda della luce visibile (~ 0,5 μm o 500 nm), elimina una quantità sostanziale di diffusione della luce.  

Una riduzione della dimensione delle nanoparticelle di ceramica ben al di sotto delle dimensioni di circa 1/15 della lunghezza d'onda della luce utilizzata, si traduce approssimativamente in un materiale ceramico o di vetro che è traslucido o addirittura, dove desiderato, trasparente. Questo implica che per la luce bianca, la dimensione della grana delle particelle dovrebbe essere ben al di sotto dei 40 nanometri (nm). La ricerca mostra che la frazione di volume totale dei pori su scala nanometrica (sia inter- che intra-granulari) all'interno della ceramica deve essere inferiore all'1% per ottenere una trasmissione ottica di alta qualità.

Quindi l'uniformità delle particelle e le particelle ultrafini su scala nanometrica (ben al di sotto dei 40 nm o 0,04 μm) diventano fattori fortemente determinanti, per lo sviluppo di sistemi in vetro e/o ceramica con proprietà opto-meccaniche superiori.  

LA NOSTRA SOLUZIONE

I nanomateriali Quant-Ceramic hanno dimensioni in media inferiori ai 20 nanometri. Offrono ciò che è necessario per ottenere sistemi ceramici trasparenti. 

IMPLEMENTAZIONE

La ceramica trasparente può essere ottenuta utilizzando processi di sinterizzazione a bassa temperatura delle nostre nanopolveri ad alta purezza e ad architettura atomica.

 Un cliente è libero di usare solo le nostre quantoceramiche o di utilizzarle come "riempitivi" per ridurre al minimo la densità dei pori nei loro sistemi esistenti, prima della sinterizzazione. Il primo approccio, tuttavia, è necessario per una progettazione più efficace.

ALTRE APPLICAZIONI

Con le nostre nanopolveri ultrafini ad architettura atomica, permettiamo lo sviluppo di ceramiche trasparenti ad alte prestazioni, che offrono un peso più leggero, un rinforzo meccanico, un trasporto termico migliorato per la conservazione dell'energia, una resistenza alle macchie, una protezione antimicrobica e antifungina senza bisogno di foto-attivazione, per una durata e una conservazione estetica. Sia l'applicazione di destinazione un insieme di componenti laser a stato solido, schermi di smartphone o dispositivi portatili, fibre ottiche, lenti per microscopi e telecamere, guide d'onda o pareti di vetro tecnicamente esigenti e finestre di pannelli solari.