蓝宝石：最终的高性能制造材料

蓝宝石的矿物名称为刚玉，是铝的结晶形式₂O._3.具有六边形结构。它具有极强的物理、化学和热耐久性，在需要对极端环境具有弹性的领域获得了异常广泛的应用。蓝宝石的高电阻和光学传输特性也使其在光子学和电子学中的应用。

在这篇文章中，我们概述蓝宝石的属性并看看边缘定义的薄膜生长是如何使大型和复杂的蓝宝石片的生产，打开了一系列以前不可能的应用。

虽然它是一种天然的珍贵宝石，但用于高科技应用的蓝宝石通常是人工合成的。^1，2通常，蓝宝石的应用涉及少量 - 例如，观看面部晶体和小镜头。然而，由于突破边缘定义薄膜生长法，蓝宝石实际上可以用大型连续碎片制造，以便几乎适用于任何应用。

在EFG中，可以机械地从液体溶液中提取一块单晶蓝宝石，使其能够生产形状复杂和非常大的单晶蓝宝石:圣戈班使用EFG生产了最大的单晶蓝宝石蓝宝石单晶管(直径达3英寸)和窗户(1英尺x 3英尺)。在蓝宝石晶体形成过程中能够控制其形状和大小，这意味着蓝宝石的生产应用范围比以前想象的要广得多。

EFG提供的增加的可制造性意味着，今天蓝宝石更频繁地被指定为普通但不理想的材料，传统上更容易处理;亚博网站下载如石英，碳化硅和硫化锌。^12.

合成蓝宝石制造业环境友好，污染远低于许多替代材料的污染。亚博网站下载更重要的是，合成的蓝宝石是高度纯度的，污染污染，无晶界和最小缺陷;给它一系列理想的属性：^1、3

1. 它又硬又硬，几乎不可能刮伤。

蓝宝石是地球上最坚硬的材料之一。亚博网站下载机械硬度通常用莫氏硬度计来测量:玻璃的莫氏硬度通常在6到7之间，淬硬钢的莫氏硬度为8。蓝宝石的莫氏硬度值为9，刚好低于硬度为10莫氏的钻石。

此外，蓝宝石非常僵硬。它的杨氏模量是435 GPA，使其比石英更加致电6倍，因此它不能轻易拉伸或变形。

这些特性使蓝宝石成为地球上最坚固、最耐用的材料之一。亚博网站下载

2. 它的化学惰性。

蓝宝石稳定的晶体结构意味着它不会与周围环境发生反应。因此，它可以在恶劣的化学环境中生存而不受损害。

1. 它不受干扰地传送光线。

蓝宝石具有高折射率和跨越紫外、可见光和红外范围的宽透射窗口。它还能发射x射线。

1. 它能导热，但却是电绝缘体。

与陶瓷和玻璃相比，蓝宝石的晶体结构使其成为优越的热导体(在1000°C时0.1瓦/cm°K)。它甚至在低温(0.4瓦/cm°K在25°C)下保持优良的导电性。

1. 它耐温度。

蓝宝石的熔点为2050°C，因此它可以承受极高的温度而不会损坏。

蓝宝石的应用

蓝宝石是一种真正的多功能材料，因此它已在广泛的高科技应用中使用它并不奇怪。事实上，很难找到一种在某种程度上不使用蓝宝石的科学或技术的分支。亚博老虎机网登录以下是蓝宝石证明其价值的一些最苛刻的应用程序：

半导体制造部件

在半导体生产过程中涉及的过程通常是非常具有侵略性的，需要工业强度的酸、碱、氟基等离子体和高温。石英、氧化铝和陶瓷经常用于半导体制造部件，但它们很快会被腐蚀性化学物质侵蚀，这意味着它们必须经常更换。^1，4

蓝宝石对半导体制造环境具有高度的抵抗力，使其耐用并防止污染。因此，蓝宝石是生产部件的理想选择，包括窗户，管子，销钉，棒，注射器喷嘴，甚至更复杂的部件。与其他材料相比，蓝宝石组件可以无限期使用，通过减少污染和减少维修中断，提高生产率和吞吐量。亚博网站下载^1，4

保护玻璃窗户

蓝宝石坚硬、耐用、耐刮擦，是透明材料的最佳选择蓝宝石保护高速(动能)射弹。^1、5

地面车辆和飞机经常使用玻璃保护来阻止高动能炮进入驾驶室和驾驶舱。但玻璃保护可以沉重和厚。另一方面，蓝宝石保护比玻璃替代品更薄50％，同时提供相同的停止功率。更重要的是，它为外部威胁提供了更好的磨损和耐化学性。^1、5

传感器保护

蓝宝石广泛的传输范围、导热性、耐磨性、耐久性和刚度使其成为科学设备、自动驾驶车辆、直升机、民用和军用飞机，甚至无人机的传感器保护和窗户的理想材料。app亚博体育^1,6,7.

蓝宝石窗可用于保护一系列依赖于光传输的光谱分析解决方案，而不影响性能，包括UV-Vis和IR传感器、视觉系统、摄像机、夜视摄像机、导航系统、防御系统和激光雷达。^1,3,6,7.

传输和电离管

蓝宝石管很强，提供出色的透光。它们用于红外对策系统，旨在通过烧制红外线梁来保护飞机飞行员和乘客免​​受寻求寻求寻求的导弹来混淆其跟踪系统。^8.

蓝宝石管也用作准分子激光器中的必需组分，取代氧化铝管。准分子激光器广泛用于医疗技术，科学研究和光刻机，用于微芯片制造。^9,10.

结论

蓝宝石是一款神话般的多功能材料，可以帮助解决广泛的复杂工程挑战。蓝宝石的需求和应用不断增加。所以，如果你还没有考虑申请的蓝宝石，你可能会落后。^11.

与蓝宝石专家交流并了解蓝宝石如何提高应用程序的性能、耐久性和生产率，请访问Saint Gobain的网站。

参考文献和进一步阅读

1. “蓝宝石:材料，制造，应用”- Dobrovinskaya ER, Lytvynov LA, Pishchik V，施普林格，2009。
2. ——“蓝宝石材料”亚博网站下载https://www.crystals.saint-gobain.com/products/synthetic-sapphire-亚博网站下载materials
3. 半导体制造的https://www.crystals.saint-gobain.com/markets/industrial-speciality-亚博网站下载materials#nav:microwave-applications
4. “蓝宝石晶体的生长和应用”- Tartartchenko VA在“电子、光学和光电材料的大块晶体生长”，John Wiley & Sons, 2005。亚博网站下载
5. '透明盔甲窗口系统'https://www.crystals.saint-gobain.com/products/sapphire-transparent-window
6. “圣戈班蓝宝石晶体。EO-IR窗口解决方案的明显优势https://www.crystals.saint-gobain.com/sites/imdf.crystals.com/files/documents/sapphire-eo-ir-solutions.pdf
7. “用于增强飞行视觉系统的蓝宝石https://www.crystals.saint-gobain.com/markets/aerospace#nav:poptical-vision-systems.
8. '蓝宝石用于红外对策'https://www.crystals.saint-gobain.com/markets/aerospace#nav:countermeasures.
9. '适用于准分子激光应用和产品的蓝宝石'https://www.crystals.saint-gobain.com/markets/industrial-speciality-亚博网站下载materials#excimer-laser.
10. 准分子激光技术- Basting D, MarowskyG，施普林格，2005。
11. 蓝宝石水晶屏幕:苹果为何对宝石感兴趣https://www.theguardian.com/technology/2014/feb/10/sapphire-crystal-screens-why-apple-is-interested-in-a-gemstone