Farbige keramische Edelsteine und optische Fenster

Einkristalline synthetische Saphire und Rubine haben aufgrund ihrer mechanischen, ästhetischen und optischen Eigenschaften viele Anwendungen. Die Herstellung der Rohmaterialien und die weitere Bearbeitung ist aber relativ aufwändig und die Möglichkeiten Dotierungen einzubringen sind durch die Kristallzüchtung eingeschränkt. Nachteilig ist häufig auch, dass sich die mechanischen und optischen Parameter durch die Anisotropie der Korund-Kristalle in Abhängigkeit der Orientierung unterscheiden.

Die Synthese auf sinterkeramischem Weg überwindet diese Nachteile. Keramische "Edelstein"-Synthesen sind bisher aus kristallographisch isotropen (kubischen) Materiallien wie Spinell und Zirkonia bekannt geworden, nicht aber von Korund. Abbildung 1 zeigt facettierte polykristalline Saphire und Rubin von jeweils ca. 1.5 Karat.

Vorteile

• Das neue Sintermaterial verbindet die überlegenen mechanischen Eigenschaften sub-mikrokristalliner Korundgefüge (Vickers Härte HV10 > 2000, 4-Pkt.-Biegefestigkeit > 600 MPa) mit einer neuen Qualität hinsichtlich der Transparenz bei farbigem Sinterkorund (Abb.3)
• Die Sintertechnologie ermöglicht eine endkonturnahe Formgebung (Abb.2) sowie die Entwicklung völlig neuer Funktionsmaterialien durch Einlagerung neuer Dotierungen und Pigmente im polykristallinen Gefüge.
• Durch die regellose Orientierung der einzelnen anisotropen Kristallite wird der Sinterkörper insgesamt optisch isotrop.

Leistungsangebot

• Entwicklung farbiger Transparent-Keramik, z.B. auf Basis von Korund (α -Al₂O₃) sowie auf Basis keramischer Ausgangsstoffe mit kubischer Kristallstruktur
• Technologische Untersuchungen zum Upscaling und zur Produktentwicklung; Rohstofferprobung und Formgebungsentwicklungen
• Untersuchungen zum Verhalten im technischen Einsatz. Anwendungsbereiche z.B.: ästhetisch hochwertige Formteile, Szintillatoren, optische Filter und andere Komponenten mit unterschiedlicher Transparenz in verschiedenen Wellenlängenbereichen (Abb.4), Lichttechnik