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Oxinitruro de aluminio

El oxinitruro de aluminio (comercializado bajo el nombre de ALON por Surmet Corporation [3] ) es una cerámica transparente compuesta de aluminio , oxígeno y nitrógeno . El oxinitruro de aluminio es ópticamente transparente (≥ 80%) en las regiones del ultravioleta cercano , visible e infrarrojo de onda media del espectro electromagnético. Es cuatro veces más duro que el vidrio de sílice fundido , un 85% más duro que el zafiro y casi un 115% más duro que la espinela de aluminato de magnesio . Se puede fabricar en ventanas transparentes, placas, cúpulas, varillas, tubos y otras formas utilizando técnicas convencionales de procesamiento de polvo cerámico. [ cita requerida ]

El oxinitruro de aluminio es la cerámica transparente policristalina más dura disponible comercialmente. [2] Debido a su peso relativamente bajo, sus propiedades ópticas y mecánicas distintivas y su resistencia a la oxidación o la radiación, es prometedor para aplicaciones como ventanas a prueba de balas , resistentes a explosiones y optoelectrónicas. [4] Se ha demostrado que el blindaje a base de oxinitruro de aluminio detiene múltiples proyectiles perforantes de hasta 0,50 BMG . [5]

Propiedades

El oxinitruro de aluminio es resistente a diversos ácidos, bases y agua. [6]

Mecánico

El oxinitruro de aluminio tiene las siguientes propiedades mecánicas: [2]

Térmica y óptica

El oxinitruro de aluminio tiene las siguientes propiedades térmicas y ópticas: [7]

Aplicaciones

El oxinitruro de aluminio se utiliza para ventanas ópticas infrarrojas, con una transparencia superior al 80 % en longitudes de onda inferiores a unos 4 micrómetros, que desciende hasta casi cero a unos 6 micrómetros. [8] También se ha demostrado que funciona como capa de pasivación de interfaz en algunas aplicaciones relacionadas con semiconductores . [9]

El oxinitruro de aluminio tiene menos de la mitad del peso y el grosor de la armadura transparente a base de vidrio. [10] La armadura de oxinitruro de aluminio de 1,6 pulgadas (41 mm; 4,1 cm) de espesor es capaz de detener rondas perforantes de blindaje de .50 BMG , que pueden penetrar 3,7 pulgadas (94 mm; 9,4 cm) de laminado de vidrio tradicional . [8] [11]

En 2005, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos comenzó a probar blindajes basados ​​en oxinitruro de aluminio. [12]

Fabricar

El oxinitruro de aluminio se puede fabricar en forma de ventanas, placas, domos, varillas, tubos y otras formas utilizando técnicas convencionales de procesamiento de polvo cerámico. Su composición puede variar ligeramente: el contenido de aluminio oscila entre el 30% y el 36%, lo que, según se ha informado, afecta los módulos de volumen y de cizallamiento solo en un 1-2%. [13] La cerámica verde fabricada se somete a un tratamiento térmico (densificación) a temperaturas elevadas seguido de un esmerilado y pulido hasta obtener transparencia . Puede soportar temperaturas de aproximadamente 2100 °C (2370 K) en atmósferas inertes. El esmerilado y pulido mejora sustancialmente la resistencia al impacto y otras propiedades mecánicas de la armadura. [7]

Patentes

Las patentes relacionadas con el oxinitruro de aluminio incluyen:

Véase también

Referencias

  1. ^ ab "ALON Optical Ceramic. Technical data" (PDF) . Surmet Corporation. 2003. Archivado desde el original (PDF) el 2013-06-12 . Consultado el 2009-01-09 .
  2. ^ abcd Mohan Ramisetty et al. Las espinelas policristalinas transparentes protegen y defienden, Boletín de la Sociedad Cerámica Estadounidense, vol. 92, 2, 20–24 (2013)
  3. ^ 4520116, Richard L. Gentilman, Edward A. Maguire, Leonard E. Dolhert, "Oxinitruro de aluminio transparente y método de fabricación", publicado el 28 de mayo de 1985, asignado a Surmet Corp 
  4. ^ "Cúpulas y óptica infrarroja". Surmet .
  5. ^ Ramisetty, Mohan; Sastri, Suri A.; Goldman, Lee (agosto de 2013). "Las cerámicas transparentes encuentran un amplio uso en óptica". Photonics Spectra .
  6. ^ Corbin, N (1989). "Espinela de oxinitruro de aluminio: una revisión". Revista de la Sociedad Cerámica Europea . 5 (3): 143–154. doi :10.1016/0955-2219(89)90030-7.
  7. ^ de Joseph M. Wahl et al. Avances recientes en cerámica óptica ALON, Surmet
  8. ^ ab Goldman, Lee M.; Twedt, Rich; Balasubramanian, Sreeram; Sastri, Suri (20 de mayo de 2011). Tustison, Randal W. (ed.). "Transparencias cerámicas ópticas ALON para aplicaciones en ventanas, domos y armaduras transparentes". Tecnologías y materiales para ventanas y domos XII . 8016 . SPIE: 64–77. Código Bibliográfico :2011SPIE.8016E..08G. doi :10.1117/12.886122. S2CID  123044722.
  9. ^ Zhu, Ming; Tung, Chih-Hang; Yeo, Yee-Chia (2006). "Capa de pasivación interfacial de oxinitruro de aluminio para pila dieléctrica de compuerta de alta permitividad sobre arseniuro de galio". Applied Physics Letters . 89 (20): 202903. Bibcode :2006ApPhL..89t2903Z. doi :10.1063/1.2388246 . Consultado el 11 de febrero de 2022 .
  10. ^ Security News (3 de junio de 2015). El aluminio ópticamente transparente ofrece protección a prueba de balas. TSS, 3 de junio de 2015. Recuperado el 10 de julio de 2015 de http://www.tssbulletproof.com/optically-clear-aluminum-provides-bulletproof-protection/ Archivado el 21 de febrero de 2018 en Wayback Machine .
  11. ^ "Prueba de calibre 50 de la armadura transparente ALON de Surmet". YouTube . Consultado el 9 de enero de 2023 .
  12. ^ Schogol, Jeff (30 de octubre de 2005). "La Fuerza Aérea prueba un blindaje ALON más ligero y transparente". Stars and Stripes . Consultado el 25 de junio de 2020 .
  13. ^ Graham, Earl K.; Munly, WC; McCauley, James W.; Corbin, Norman D. (1988). "Propiedades elásticas de la espinela de oxinitruro de aluminio policristalino y su dependencia de la presión, la temperatura y la composición". Journal of the American Ceramic Society . 71 (10): 807–812. doi :10.1111/j.1151-2916.1988.tb07527.x.

Enlaces externos