透明陶瓷（transparent ceramics）又称光学陶瓷，它是在普通陶瓷的基础上，排除了吸收光线的杂质和令光线产生散色的气孔基础上生产的高纯度陶瓷。与同样可透光的玻璃及树脂相比，透明陶瓷具有更高的耐热性和力学性能，也能提供比单晶更高效的生产率。

与玻璃相比，透明陶瓷最显著的优势在于恶劣工况下的应用

目前，透明陶瓷作为玻璃、金属和塑料的替代品的使用增加是推动其市场增长的重要因素，据相关机构预计，在2021年至2028年的预测期内透明陶瓷将以22.35%的速度增长。但由于透明陶瓷的技术含量较高，与之相对的就是制作耗时耗力，成本较高，从业界的报道也中不难看出它的下游应用多集中在高精尖领域，军事工业尤甚，比如说下图就是由美国海军研究实验室(NRL)开发的用于高能激光(HEL)系统的透明镁铝酸尖晶石(MgAl₂O₄)陶瓷。

透明镁铝酸尖晶石透明陶瓷（来源：laserfocusworld）

不过军工领域重视透明陶瓷不代表它就无法在民用领域发光发热。事实上早在多年以前透明陶瓷就已经造访我们的生活，下方就来列举一些我们完全可以在生活中接触到的透明陶瓷应用。

1、相机镜头

随着多媒体影像技术的发展，数码相机、摄像机越来越为广大消费者亲睐，人们对数码相机追求其小型化，成像清晰且价格便宜，因此，需要设计和制造出能够满足上述要求的镜头。透明陶瓷的一个特点是折射率高，这一特点使其在2004年时被村田制作所开发用于数码相机镜头，这也是世界上首次将陶瓷开发为镜头实用化。

村田制作所推出的透明陶瓷镜头名为“Rumisera”，首次作为商品是出现在卡西欧EX-S100的相机上，有效地缩短了镜筒长度。Rumisera透明陶瓷的折射率为2.082，是当时镜头使用最高折射率的材料。

卡西欧EX-S100

但是折射率高的材料，相对也容易产生色散而造成画质不佳(色散是指因不同颜色的光，对镜头的折射率不同，因而造成颜色分散）。因此，在使用折射率高的材料时，色散补偿相当重要。最有效的色散补偿方式，就是将镜头设计由球面改成非球面。目前玻璃非球面的成型技术掌握在少数厂商手上，而透明陶瓷的成型更是困难。如何降低成型模具的损耗，正是相关厂商关注的的重点。

另外在2018年时也有新闻报道，知名光学设备制造商蔡司欲推出全球首款以ALON材料制造的透明陶瓷镜头。若能成功推出，这款镜头将拥有1.79的折射系数，远比普通玻璃的1.4-1.5为高，而且透光率>85%，配合较一般玻璃更轻巧的外型和防刮能力，将是一款相当高性能的薄饼镜头，有望可以在Sony E-mount无反相机上使用。不过，ALON制作工序极为繁复，即使用来制成光学镜片，亦可能只会取代过往的高折射率镜片及前组镜片，否则会令镜头制作成本大幅上升。但可惜的是，这款镜头似乎到现在都没有面世。

当年的消息图

2、透明封装基板

LED照明被认为是继白炽灯、日光灯、高压卤灯后第四代照明光源。与普通光源相比，不仅使用寿命长而且发光效率很高。但传统LED受限于材料，主要是单面发光，能量利用不充分，同时反面大量未能发散出去的光能又集聚在基片上，转化成热能，增加了散热负担。

用于LED照明的透明氧化铝陶瓷（99.99%以上的高纯Al2O3）

图源：日本碍子官网

多想让LED多角度发光（360°发光），其发光依靠的芯片的封装基板除了要作为支撑基体和散热媒介外，还需要拥有一定的透光率。目前，这种基片材料主要是蓝宝石和玻璃材料，然而玻璃基片的散热性能较差；蓝宝石散热性能良好，但蓝宝石是单晶氧化铝，单晶材料的制备条件苛刻，成品率低，生产成本太高。对比之下，多晶透明氧化铝陶瓷生产成本比蓝宝石低，强度和导热性能比玻璃材料好，因此，氧化铝透明陶瓷作为LED芯片的基片，是最具潜力的蓝宝石替代品，具有广阔的发展潜力。

3、陶瓷金卤灯管

由于陶瓷材料具有耐酸碱、耐高温、化学稳定性的特点，用其制成的金卤灯电弧管比用石英制成的金卤灯电弧管，具有工作温度高、光效高、显色性好、体积小、寿命长等优点，因此，陶瓷金灯近年来得到较大的发展，在照明领域中广泛推广。目前，陶瓷金卤灯电弧管主要采用半透明的多晶氧化铝陶瓷制造，透光率高于玻璃和石英。实践证明，一体式厚度均匀体积小的半透明多晶氧化铝陶瓷电弧管结构最为完善。

陶瓷金卤灯用半透明氧化铝一体管

4、视窗防护屏

视窗防护屏是消费电子产品手机、平板电脑等的重要零部件，随着消费电子产品竞争剧烈，对视窗防护屏提出更高要求，如高硬度、高透光、耐腐蚀、曲面屏。最初的普通手机视窗防护屏使用的是亚克力材质，在2001年后，手表玻璃加工工艺被运用到手机面板上，玻璃屏取代了亚克力屏，不仅透光率提高了，而且还更好避免屏幕刮伤，不易变形、老化等。一路到现在，玻璃面板都是主流的选择。

但是业界永远追求进步，于是各方面性能更佳的透明陶瓷也开始受到关注。比如说AlON透明陶瓷因为性能接近蓝宝石晶体，同时具有陶瓷耐腐蚀、尺寸大、易成型等优点，目前已经成为下一代视窗防护屏材料的研发热点。根据科创中国消息，目前我国的技术团队已经建立了AlON透明陶瓷材料的粉体表面改性、近形复杂成型、高透过率坯体制备，精密加工的完整技术链，掌握了AlON陶瓷视窗防护屏的完制备技术工艺。

5、透明陶瓷托槽

近年来，越来越多的牙科患者，尤其是女性进行正畸治疗，因而对正畸矫治器的美学要求也就越来越高。1986年，陶瓷托槽首次被引入正畸领域，其后，多种类型的陶瓷托槽广泛的应用于临床。

这种粘在牙齿表面上凸起的小方块就是托槽，是固定矫正器最重要的组成部分

目前应用陶瓷托槽主要为氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷。氧化铝陶瓷托槽根据其制作工艺的不同，又可分为单晶透明氧化铝陶瓷和多晶透明氧化铝陶瓷。由于多晶透明氧化铝陶瓷制作工艺更为简单，具有透明特性，美学特性较好，粘在牙齿上隐蔽性较好，能使矫治过程悄然完成，目前应用较为广泛。

总结

以上就是部分小编搜集到的透明陶瓷在民用领域的应用讯息。可以看出透明陶瓷虽然被业界重视，但实际应用上与玻璃这种已被应用多年的材质还是有所差距，因此无论是制备的成品品质还是成本的控制上都还需要多加努力。期待更多的产品问世！

 

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