[發明專利]一種平板波導結構激光陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410156557.4
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN105000876A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發明（設計）人: 葛琳;李江;潘裕柏;周智為;謝騰飛;巴學巍;尹瑞;李偉;陳敏;劉秉龍;寇華敏;石云;馮錫淇;郭景坤
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/44
• 分類號: C04B35/44;C04B35/622;H01S3/063;H01S3/06
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

1.一種平板波導結構激光陶瓷材料，其特征在于，所述材料包括芯層和包覆所述芯層的上下包層，其中，芯層采用摻有激活離子Ln的RAG多晶陶瓷，其化學組成為(Ln_xR_1-x)₃Al₅O₁₂，包層采用純RAG多晶陶瓷，其化學組成為R₃Al₅O₁₂，其中Ln為Nd、Yb、Er、Ho和/或Tm，R為Y或Lu，0<x≦1，所述芯層和包層分別通過流延成型、然后疊層燒結制得平板波導結構激光陶瓷材料。

2.根據權利要求1所述的平板波導結構激光陶瓷材料，其特征在于，Ln為Nd，0<x≦0.08。

3.根據權利要求1或2所述的平板波導結構激光陶瓷材料，其特征在于，所述芯層的厚度為500μm以下，所述包層的厚度為0.1～5mm。

4.根據權利要求1-3所述的平板波導結構激光陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料還包括通過與熱沉材料鍵合的方式形成在上下包層外的外包層。

5.一種制備權利要求1-4中任一所述陶瓷材料的方法，其特征在于，所述方法包括：

1）按照R₃Al₅O₁₂的化學計量配比稱量第一原料粉體，第一原料粉體與溶劑、分散劑混合、一次球磨制備初級包層漿料，在初級包層漿料中加入粘結劑和塑化劑，進行二次球磨，得到包層漿料，采用所述包層漿料通過流延成型制得包層前驅體膜；

2）按照(Ln_xR_1-x)₃Al₅O₁₂的化學計量配比稱量第二原料，第二原料與溶劑、分散劑混合、一次球磨制備初級芯層漿料，在初級芯層漿料中加入粘結劑和塑化劑，進行二次球磨，得到芯層漿料，采用所述芯層漿料通過流延成型制得芯層前驅體膜；

3）在至少一層的所述芯層前驅體膜上下分別疊層至少一層包層前驅體膜得到RAG/Ln:RAG/RAG激光陶瓷的素坯；

4）將所得素坯排膠、冷等靜壓處理；

5）將冷等靜壓處理后的素坯進行燒結，獲得RAG/Ln:RAG/RAG激光陶瓷；

6）對RAG/Ln:RAG/RAG激光陶瓷進行退火熱處理，以消除氧空位，再雙面拋光至規定的厚度得到平板波導結構激光陶瓷材料。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟1）中的第一原料和/或步驟2）中的第二原料的純度大于99.9%。

7.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述步驟1）和/或步驟2）中的流延成型采用水基流延成型，所用的溶劑為水，分散劑為聚丙烯酸水溶液、聚甲基丙烯酸水溶液、檸檬酸銨中的至少一種，粘結劑為聚乙烯醇水溶液、丙烯酸乳液、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯中的至少一種，塑化劑為聚乙二醇、丙三醇、甘油中的至少一種。

8.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述步驟1）和/或步驟2）中的流延成型采用非水基流延成型，所用的溶劑為有機溶劑無水乙醇、丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯中的至少一種，分散劑為鯡魚油、蓖麻油、玉米油中的至少一種，粘結劑為聚乙烯醇縮丁醛，塑化劑為聚乙二醇、鄰苯二甲酸丁芐酯、甘油三酯、鄰苯二甲酸二辛酯中的至少一種。

9.根據權利要求5-8中任一所述的方法，其特征在于，所述步驟1）和/或步驟2）中一次球磨的轉速為80-250rpm，時間為8-15小時，所得漿料的固含量為20-50vol%。

10.根據權利要求5-9中任一所述的方法，其特征在于，所述步驟1）和/或步驟2）中二次球磨的轉速為100-300rpm，時間為12-24小時，所得漿料的固含量為20-35vol.%。

11.根據權利要求5-10中任一所述的方法，其特征在于，步驟1）和/或步驟2）中的流延成型中所用的流延成型刀口間距為30-1000mm，刀口刮速0.1-1.5m/分鐘。

12.根據權利要求5-11中任一所述的方法，其特征在于，步驟3）中，疊層后裝入干壓模具中，在50-150℃的烘箱中軟化5-60分鐘，接著在5-60MPa的壓強下干壓成型。