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Articulo de referencia

Yttralox

Un disco de Yttralox sobre una mesa Yttralox es una cerámica transparente compuesta de itria (Y₂O₃ ) que contiene aproximadamente un 10 % de dióxido de torio (ThO₂ ) . [ 1 ] [ 2...

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Un disco transparente sobre una mesa de madera
Un disco de Yttralox sobre una mesa

Yttralox es una cerámica transparente compuesta de itria (Y₂O₃ ) que contiene aproximadamente un 10 % de dióxido de torio (ThO₂ ) . [ 1 ] [ 2 ] Fue una de las primeras cerámicas transparentes producidas, [ 3 ] y fue inventada en 1966 por Richard C. Anderson en el Laboratorio de Investigación de General Electric mientras sinterizaba mezclas de minerales de tierras raras .

Propiedades

La sinterización de itria pura produce un crecimiento discontinuo del grano y poros (izquierda) , mientras que el Yttralox tiene un tamaño de grano más uniforme y no presenta poros (derecha) .

Yttralox es una solución sólida de dióxido de torio en itria. [ 4 ] El aditivo de dióxido de torio afecta el crecimiento de los granos durante la densificación , lo que conduce a una mayor transparencia óptica. El crecimiento de grano descontrolado permite que algunos granos crezcan más que los demás, atrapando poros en su interior. El aditivo aumenta la dureza del límite de grano más que la dureza interna del grano. [ 5 ] Esto hace que la porosidad permanezca en los límites de grano en lugar de quedar atrapada dentro de los granos, lo que permite eliminarla posteriormente en el proceso de sinterización . Esto mejora enormemente la transparencia óptica del material, porque la porosidad causa dispersión de la luz . [ 2 ] Se han reportado porosidades tan bajas como una parte por millón. [ 6 ] El tamaño de grano resultante estaba en el rango de 10 a 50 μm. [ 4 ]

El Yttralox se comercializó como "transparente como el vidrio", tiene un punto de fusión dos veces más alto y transmite frecuencias en la banda del infrarrojo cercano, así como luz visible. [ 4 ] [ 7 ] [ 8 ] Sin embargo, tiene poca plasticidad a altas temperaturas y baja conductividad térmica , lo que le confiere un rendimiento ante choques térmicos solo ligeramente superior al del vidrio común. [ 5 ]

Usos

La comercialización fue limitada porque el Yttralox requería altas temperaturas de sinterización de 2000–2200 °C. Se propuso el uso de Yttralox en envolturas de lámparas y ventanas y lentes de alta temperatura. [ 1 ] Se investigó su uso como material de ventana de baja pérdida para láseres, [ 9 ] por ejemplo en conjunto con un velocímetro láser Doppler para la investigación de estatorreactores . [ 5 ] También se investigó su uso con equipos infrarrojos en misiles. [ 2 ] El Yttralox dopado con óxido de neodimio se utilizó como prueba de concepto para la ganancia láser en una cerámica de óxido policristalino, pero no se comercializó debido a su baja eficiencia. [ 1 ]

Los materiales competidores de Yttralox eran un óxido de lantano que contenía itria fabricado por GTE y un material de itria pura fabricado por Raytheon . [ 2 ]

Historia

Un hombre de pelo blanco con una camisa amarilla de cuello sosteniendo un pequeño objeto transparente delante de su ojo derecho.
Richard C. Anderson, inventor de Yttralox, sosteniendo un disco de Yttralox.

El Yttralox fue inventado en 1966 por Richard C. Anderson en el Laboratorio de Investigación de General Electric mientras sinterizaba mezclas de minerales de tierras raras . [ 3 ] [ 4 ] El objetivo inicial de la investigación era desarrollar conductores iónicos para pilas de combustible utilizando materiales de dióxido de circonio -itria. Aunque las versiones ricas en dióxido de circonio eran de mayor interés para los conductores iónicos, las versiones ricas en itria produjeron inesperadamente muestras transparentes. [ 10 ] Investigaciones posteriores establecieron que otros óxidos de elementos del Grupo 4 , dióxido de torio y dióxido de hafnio , también eran eficaces para producir itria transparente, y el sistema de dióxido de torio se convirtió en el más estudiado. [ 5 ] [ 11 ] [ 10 ] Paul J. Jorgensen, Joseph H. Rosolowski y Douglas St. Pierre realizaron trabajos adicionales en GE. [ 8 ] La fabricación de Yttralox fue reportada por Greskovich y Woods. [ 12 ]

A partir de 1982, Yttralox dejó de producirse. [ 5 ]

Referencias

  1. 123Kochawattana, Sujarinee; Stevenson, Adam; Lee, Sang-Ho; Ramirez, Mariola; Gopalan, Venkatraman; Dumm, John; Castillo, Vida K.; Quarles, Gregory J.; Messing, Gary L. (2008). "Sintering and grain growth in SiO2 doped Nd:YAG". Journal of the European Ceramic Society. 28 (7): 1527–1534. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2007.12.006.
  2. 1234Hogan, Patrick; Stefanik, Todd; Willingham, Charles; Gentilman, Richard (2004-05-19). "Transparent Yttria for IR Windows and Domes - Past and Present". Defense Technical Information Center. DoD Electromagnetic Windows Symposium: 2–3.
  3. 12"Richard Charles 'Dick' Anderson". Missoulian. 2017-09-07. Retrieved 2017-09-14.
  4. 1234"GE has transparent ceramic". Chemical & Engineering News Archive. 44 (43): 38. 1966-10-17. doi:10.1021/cen-v044n043.p038a. ISSN 0009-2347.
  5. 12345Buckley, Paeker L. (August 1982). "A Study of the Use of Transparent Yttrium Oxide for Ramjet Combustion Research". Defense Technical Information Center, Air Force Systems Command. pp. 6, 18, 23. Retrieved 2017-09-16.
  6. ↑Burke, J. E.; Rosolowski, J. H. (September 1973). "Technical Information Series: Sintering". Defense Technical Information Center. General Electric: 11. Retrieved 2017-09-16.
  7. ↑"A space age ceramic material transparent as glass, but which can withstand temperatures twice as high, was announced today by General Electric scientists" (Press release). Peter Van Avery, General Electric Research and Development Center Public Information. October 10, 1966.
  8. 12Anderson, Richard C. & John Barker (January–February 1969). "A unique optical ceramic". Optical Spectra (Optical Materials Issue).
  9. ↑Harrington, James A. (November 1975). "Low Loss Window Materials for Chemical Lasers". Defense Technical Information Center. Defense Advanced Research Projects Agency. Archived from the original on June 2, 2018.
  10. 1 2 Rhodes, WH (1995-02-08). "Química de fases en el desarrollo de óxidos policristalinos transparentes" . En Alper, Allen M. (ed.). Diagramas de fases en cerámica avanzada . Academic Press. pág. 8. ISBN  9780080538723.
  11. ↑ Anderson, Richard C. (1970). "Thoria and Yttria" . En Alper, Allen M. (ed.). High Temperature Oxides: Oxides of Rare Earths, Titanium, Zirconium, Hafnium, Niobium and Tantalum . Academic Press. pp. 30–32 . ISBN  9781483271392.
  12. ↑ Greskovich, C. y Woods, KN, "Fabricación de Y₂O₃ dopado con ThO₂ transparente" , Bull . Amer . Ceram. Soc., Vol. 52, pág. 473 (1973)
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