يمكن أن تُظهر الزركونيا، وخاصةً الزركونيا رباعية الزركونيا متعددة البلورات (TZP)، شفافية بسبب تحولها من الحالة البلورية أحادية الزوايا إلى الحالة البلورية متعددة الزوايا أثناء التلبيد. يزيد هذا التحول من كثافة الجسيمات وقوتها وشفافيتها. تنطوي عملية تحقيق الشفافية في الزركونيا على التحكم الدقيق في ظروف التلبيد لتقليل المسامية والحفاظ على أحجام الحبيبات الصغيرة.
شرح الشفافية في الزركونيا:
-
تحوّل البنية البلورية:
-
يوجد الزركونيا في البداية في بنية بلورية أحادية الكلين، وهي بنية غير شفافة ولها مظهر يشبه الطباشير. أثناء التلبيد، عادةً عند درجات حرارة تتراوح بين 1,100 درجة مئوية إلى 1,200 درجة مئوية، تخضع الزركونيا لتحوّل طوري إلى حالة متعددة الزوايا. ويعد هذا التحول أمرًا بالغ الأهمية لأنه لا يعزز قوة المادة وكثافتها فحسب، بل يحسن أيضًا من شفافيتها بشكل كبير. ويؤدي التغيير في البنية البلورية إلى محاذاة الجسيمات بشكل أكثر اتساقًا، مما يقلل من تشتت الضوء وبالتالي زيادة الشفافية.تقنيات التلبيد:
-
تلعب طريقة التلبيد دورًا حاسمًا في تحقيق الشفافية. يمكن أن تؤدي طرق التلبيد التقليدية إلى زيادة أحجام الحبيبات وزيادة المسامية، وكلاهما يعيق الشفافية. ومع ذلك، فقد ثبت أن التقنيات المتقدمة مثل تلبيد البلازما بالتفريغ عالي الضغط (HP-SPS) تنتج الزركونيا الشفافة بشكل فعال. تسمح تقنية HP-SPS بالتلبيد السريع عند درجات حرارة منخفضة، مما يساعد في الحفاظ على أحجام حبيبات أصغر ومسامية أقل، وهو أمر ضروري للشفافية.
-
التحكم في المسامية وحجم الحبيبات:
المسامية وحجم الحبيبات هما عاملان رئيسيان يؤثران على شفافية الزركونيا. تقلل أحجام الحبيبات الأصغر ومستويات المسامية المنخفضة من تشتت الضوء، مما يسمح بمرور المزيد من الضوء عبر المادة. يجب التحكم في ظروف التلبيد بدقة لتحقيق هذه الخصائص المثلى. على سبيل المثال، يمكن لـ HP-SPS، من خلال تطبيق الضغط العالي والتسخين السريع، تقليل المسامية والتحكم في نمو الحبيبات بشكل فعال، مما يؤدي إلى تعزيز الشفافية.
تأثير التظليل:
