Nat. Commun.：透明钇铝石榴石基纳米陶瓷的无压玻璃结晶

【引言】

透明结晶钇铝石榴石（YAG; Y₃Al₅O₁₂）由于它作为固态激光磷光体主体材料的重要性受到了广泛的关注。商业YAG材料通常是单晶体，其通过从熔体定向凝固而生长并且表现出优异的光学性能。然而，这样的单晶在尺寸和形状，最大化学掺杂水平和晶体生长速度方面受到限制，这意味着高生产成本。最近，透明YAG陶瓷证明了它们在包括光学，电子和闪烁装置等领域中有着重要的应用。

【成果简介】

近日，中国科学院过程工程研究所李建强、法国奥尔良大学Mathieu Allix（共同通讯）等人通过Y₂O₃ -Al₂O₃大块玻璃的无压纳米结晶来简单地制造透明YAG基陶瓷。所得陶瓷呈现由YAG纳米晶体（77 wt%）组成的纳米结构，所述YAG纳米晶体由小的Al₂O₃结晶域（23 wt%）分开。这些YAG-Al₂O₃纳米陶瓷的硬度比YAG单晶高10％。 当掺杂Ce³⁺时，YAG-Al₂O₃陶瓷的量子效率为87.5％。这些机械和光学特性的结合，以及其简单，经济和创新的制备方法，可以推动技术相关材料的发展，在广泛的光学领域有潜在的应用，如透镜，宝石、磷光体转换器和激光二极管等。相关成果以题为“Pressureless glass crystallization of transparent yttrium aluminum garnet-based nanoceramics”发表在了Nat. Commun.上。

【图文导读】

图1 透明YAG-Al₂O₃复合纳米陶瓷

a）明场TEM显微图片

b）由26 Y₂O₃-74Al₂O₃玻璃结晶的YAG-Al₂O₃陶瓷的X射线衍射

c）YAG-Al₂O₃陶瓷的HRTEM显微图片

d）YAG-Al₂O₃陶瓷的UV-VIS-NIR和MIR区域的透射光谱

图2 YAG-Al₂O₃陶瓷纳米结构的TEM研究

a）YAG-Al₂O₃陶瓷的STEM-HAADF图像

b）相同YAG-Al₂O₃陶瓷的HRTEM显微图片

c,d）STEM-EDX阳离子（c）组成分布图和（d）元素图

图3 YAG-Al₂O₃纳米陶瓷的力学和光学性能

a）AY26陶瓷的典型载荷-位移曲线

b）光致发光激发和发射光谱

c）YAG-Al₂O₃陶瓷的颜色坐标

d）基于YAG-Al₂O₃陶瓷的WLED图片

【小结】

该工作用74mol％的Al₂O₃-26mol％的Y₂O₃玻璃，通过无压力和完全结晶的方式合成了全致密的YAG-Al₂O₃复合纳米陶瓷。这些机械和光学特性的结合，以及其简单，经济和创新的制备方法，可以推动技术相关材料的发展，在光学领域有广泛的应用。

文献链接：Pressureless glass crystallization of transparent yttrium aluminum garnet-based nanoceramics（Nat. Commun.,2018,DOI:10.1038/s41467-018-03467-7）

本文由材料人生物材料组Allen供稿，材料牛整理编辑。

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