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关于氧化锆透明陶瓷目前研究较少，首先，由于完全致密的氧化锆陶瓷的烧结温度高，因此制备氧化锆透明陶瓷仍然是一个巨大的挑战。
再者，ZrO2熔点高达2715℃，纯ZrO2常温下为单斜相，而只有立方相结构才不存在光学各向异性，因而立方相更适合制备透明陶瓷，故一般需要采用稳定剂如Y2O3将其稳定到立方相，即目前关于氧化锆透明陶瓷的研究主要是针对钇稳定氧化锆陶瓷，即YSZ透明陶瓷。
YSZ透明陶瓷的应用
YSZ透明陶瓷在可见光波段的折射率高达2.16，折射率高于传统的光学玻璃和光学树脂，用于制作光学镜头，能够实现数码设备的小型化。YSZ透明陶瓷在可见光和中红外拥有良好的透过率，其透过波段为0.25~7.5μm，而且耐磨损、耐酸碱腐蚀、耐雨水侵蚀，是透明装甲、红外窗口和整流罩的理想候选材料，其主要应用如下图所示。
YSZ透明陶瓷的应用前景：光学镜头、透明陶瓷装甲和整流罩
YSZ透明陶瓷的研究进展
国外方面
1986年，日本东曹公司的Tsukuma等以日本东曹商业8YSZ粉体为原料，以TiO2作为烧结助剂，通过空气预烧结合热等静压（HIP）烧结，制备出世界上第一块YSZ透明陶瓷。
日本东曹公司制备的8YSZ透明陶瓷样品的实物照片
2008年Tsukuma等改进了HIP技术，制备出直线透过率在可见光波段与单晶相近的YSZ透明陶瓷，发现具有细晶粒和晶间气孔的预烧体在HIP处理后可获得更佳的光学质量。2009年德国Schott AG公司以TiO2为烧结助剂，采用真空烧结结合HIP技术制备了YSZ透明陶瓷并对其光学性能进行了表征，根据TiO2掺杂含量不同，陶瓷折射率在2.1到2.2之间，同时发现加入TiO2会使陶瓷样品颜色变黄而且会产生双折射现象，在TiO2含量一定时，通过增加Y2O3含量可以有效降低样品中心的双折射效应。
YSZ陶瓷物实物照片和透过率曲线
为了获得细晶粒的YSZ透明陶瓷，2010年日本材料科学研究所的Zhang等以商业8YSZ粉体为原料，采用SPS烧结方式制备了8YSZ透明陶瓷，陶瓷晶粒尺寸为纳米级，并探究了SPS工艺条件对材料性能的影响，发现YSZ陶瓷透过率随保温时间和温度升高而降低，原因是在还原气氛烧结过程中形成了氧空位。2011年Zhang等进一步研究发现氧空位和残余气孔是导致8YSZ透明陶瓷光学质量不佳的主要原因，而氧化气氛退火处理可以减少氧空位从而提升陶瓷的光学质量。
2018年，日本东曹公司的Watanabe等以日本东曹商业8YSZ粉体为原料，研究了预烧过程中升温速率和保温时间对HIP后陶瓷的晶粒尺寸和光学质量的影响，1.0mm厚的8YSZ透明陶瓷在550nm处的直线透过率达到65%，同时抗弯强度达到454MPa。2019年，鲁汶大学的Dash等以日本东曹商业8YSZ和3YSZ两种粉体为原料，通过SPS结合HIP后处理制备了细晶粒的复相YSZ透明陶瓷，研究了8YSZ和3YSZ的不同含量对陶瓷微观结构、断裂韧性和可见及红外波段透过率的影响，随着3YSZ含量的增加，YSZ复相透明陶瓷的断裂韧性在1.25-3.0MPa·m1/2之间线性变化，但1.0mm厚的陶瓷在可见光范围（400-800nm）的总透过率低于60%。
国内方面
目前，我国在透明陶瓷领域的研究还相对落后，上海硅酸盐研究所在该领域的贡献较大，东北大学、南昌航空大学、天津大学、上海大学等单位也逐渐在该领域开展了一系列研究工作。2011年LiwenLei等人通过甘氨酸-硝酸盐法并经高能球磨制备出了高烧结活性的纳米立方氧化钇稳定氧化锆（ZrO2-8mol％Y2O3）粉末，通过使用SPS在1200-1350℃持续烧结5分钟，制备出了立方氧化锆透明陶瓷，但在可见光范围内透光率较低。ZhangHB等用高压SPS在1000-1200℃制备出了半透明的立方氧化锆陶瓷，样品的直线透光率主要受色心的影响。天津大学余芬采用空气气氛烧结制备出来氧化锆透明陶瓷透光率只有10%左右。近年来，透明陶瓷研究中心李江研究员团队深入开展了氧化锆透明陶瓷的研究工作，并取得了系列研究进展。该团队以商业8YSZ粉体为原料，系统研究了预烧温度对陶瓷内部气孔和晶粒尺寸的影响，结合热等静压烧结制备出了兼具光学透过率和力学性能的氧化锆透明陶瓷。随着热等静压烧结的温度从1350℃升高至1550℃，陶瓷在800nm处的直线透过率从65.3%升高至74.2%，平均晶粒尺寸从2.4μm增大至16.3μm，抗弯强度从328±20MPa降低至289±19MPa。
参考来源：
[1]王倩.着色离子掺杂钇稳定氧化锆透明陶瓷的制备与性能研究
[2]陈鹏辉.钇稳定氧化锆透明陶瓷的制备与性能研究
[3]罗军明.ZrO2基透明陶瓷的制备及其发光性能研究
[4]中国科学院上海硅酸盐研究所
（中国粉体网编辑整理/山川）
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