Tb3Ga5O12 鋱鎵石榴石簡介

 Tb3Ga5O12(簡稱TGG,鋱鎵石榴石)是重要的磁光材料,它具有立方對稱的石榴石結構,其中鋱離子(Tb³⁺)嵌在氧化鎵基質(Ga₅O₁₂)中。

TGG的透明度覆蓋了寬波長範圍(從可見光到近紅外)。在可見和近紅外光區具有較高的費爾德常數、低的透射損耗、高熱導率和高激光損傷閾值及易生長大尺寸晶體等優點,是目前這一波段(400-1100nm,不包括470nm-500nm)用於製作法拉第旋光器與隔離器的最佳磁光材料。

TGG的核心功能在於其強大的磁光響應,主要由法拉第效應決定。法拉第效應描述了光在磁場中穿過磁光介質時,偏振平面旋轉的現象。TGG的Verdet常數尤其高,特別是在可見光範圍內,這使得它在需要短距離內實現強法拉第旋轉的應用中(如法拉第隔離器和流量計)非常有效率。法拉第隔離器是激光系統中的關鍵元件,特別是在高功率操作下。法拉第隔離器的目的是防止反射光重新進入激光腔,防止其不穩定性和系統性能下降。TGG的高光學透明度和低吸收率,讓激光光線通過隔離器時的能量損失最小。

TGG主要特點:
– 大的費爾德常數 (40 rad T-1 m-1 @ 1064 nm)
-低的透射損耗 (<0.1% /cm)
– 高的熱導率 (4.5 W m-1 K-1@ 300K)
– 高的抗激光損傷閾值 (>1 GW/cm2)

TGG主要應用:

-離子輻照磁光波導 
-法拉第旋光器 
-光纖隔離器 
-自由空間隔離器 
-磁光開關和磁光調制器

在高功率激光系統中,管理熱效應是關鍵挑戰,特別是當激光能量通過系統傳輸時,TGG吸收一部分激光能量,導致局部加熱,進而在晶體內產生不均勻的溫度分布,這導致了折射率的變化,即所謂的熱透鏡效應(產生的相位畸變和光束質量下降)是影響TGG在高功率激光應用中的持續使用的主要問題​。

降低TGG的熱透鏡效應,可以使用複合結構,將TGG與具有更好熱導率的材料(如藍寶石)結合,這種結構可以更有效地散熱,降低TGG晶體內的溫度梯度,從而減輕熱透鏡效應。複合TGG-藍寶石元件已被證明能夠顯著改善法拉第隔離器中的熱管理,而不會犧牲系統的磁光性能​。

氮化硼奈米管簡介

氮化硼奈米管 (簡稱:BNNT)是由硼和氮原子組成的奈米直徑管狀物,在 1994 年首次合成出來。由硼、氮元素通過sp²結構形成類石墨六角網狀的一維管狀奈米材料,分為單壁型(SWBNNT)和多壁型(MWBNNT)兩類。

BNNT的性能如下:

1.高耐熱性:可承受高達800℃的高溫,比傳統的碳奈米管來得高。

2.高強度:BNNT 的強度是鋼的 117 倍。碳奈米管和 BNNT 都被認為是強度最高的輕質奈米材料,其揚模量為 1 TPa。

3.高熱傳導性:BNNT 的熱傳導率(350 W·m⁻¹·K⁻¹)與單壁碳奈米管的熱傳導率相似。

4.寬帶隙:BNNT的帶隙 (~5.5 eV)比碳奈米管更寬。

5.中子吸收能力為碳奈米管的20萬倍。

6.可見光範圍有良好的透明度。

7.若是六方 BN (h-BN) 相,在 200 nm 處有強大的吸收能力。

8.良好的輻射遮蔽能力。

9.高電阻性。

10.優異的壓電特性。

生產技術有:電弧放電法合成、雷射燒蝕、熱解、化學氣相沉積、球磨退火、電弧噴射電漿等,而電感耦合電漿 (ICP) 技術是目前比較廣泛的方式。電感耦合電漿 (ICP) 技術,是讓高純度的六方 BN (h-BN) 粉末,在含有氫氣的氬電漿中氣化,分解成組成元素 (B、N 和 H),反應氣體中氫的存在扮演催化的角色。ICP技術可製造出高純度的小直徑 BNNT。

美國新創QuantumScape公司 將延後車用固態鋰電池量產

日前媒體報導,美國固態電池新創公司QuantumScape將延後量產時間,從2025年延至2050年。

QuantumScape(QS)是固態電池生產廠家的代表性企業之一,投資者陣容強大,包括福斯汽車集團和比爾蓋茲。QS與福斯合作建生產線,原本規劃2025年投產,媒體報導將延到2050年才能大規模量產。

固態電解質絕緣性好,不可燃、不揮發,即便變形,也不會導致電解質外漏,安全性比現行的液態鋰電池高,是目前車用電池顧及量產性與安全性的較佳選擇。

QS公司的關鍵技術是一種由柔性陶瓷材料製成的隔離膜,該材料可避免短路,且讓車子不會起火。

QS延後量產,暗示固態鋰電池的技術困難度高,需要更多的人力與資金投入,才能加速量產時程。

添加陶瓷粉對環氧塑封料的影響

添加陶瓷粉對環氧塑封料的影響有以下幾點:

1.介電常數 :添加陶瓷粉會增加環氧塑封料的介電常數,但塑封料一般希望介電常數低一點,因此添加在塑封料的陶瓷材料需要選低介電常數的粉體。

2.介電損耗 :添加陶瓷粉會降低環氧塑封料的介電損耗,越高頻越明顯。

3.吸水率 :環氧塑封料的防水性會影響元件的電氣特性,添加的陶瓷粉體需具有低吸水性。

4.體積電阻率 :陶瓷粉的金屬離子含量,會降低環氧塑封料的電阻率。

5.熱膨脹係數:添加的陶瓷粉種類,會影響環氧塑封料整體的熱膨脹係數。

6.熱導率:添加陶瓷粉會提高環氧塑封料整體的熱導率。

7.阻燃性:添加陶瓷粉會提高環氧塑封料整體的阻燃性。

8.流動性:添加陶瓷粉會影響環氧塑封料整體的流動性。

陶瓷材料在光療醫學的應用

利用光療可以修復受傷細胞、讓細胞活化、促進微血管增生、刺激交感神經或是副交感神經、加速代謝、增加膠原蛋白生長、殺菌等,是很重要的醫療方式之一。

而對UV光有遮蔽效果的陶瓷材料,若能吸收紫外光,再放出可見光,就可以運用在光療的應用上。

有UV吸收功能的陶瓷材料主要是二氧化鈦與氧化鋅兩類。在二氧化鈦與氧化鋅中,參雜金屬離子,製造出不同的氧空缺,或是鋅、鈦空缺,就可以調整放出的可見光波長。

陶瓷材料應用在光療的優點是,在光照環境下,高溫的穩定性高,可以讓有更高的使用壽命。