纳米魔法：气相二氧化硅提升陶瓷透明性 比表面积有玄机

在陶瓷材料的研发与生产进程中，材料的透明性和雾度是衡量其品质与应用价值的关键指标之一。气相二氧化硅（气硅）作为一种性能独特的无机纳米材料，凭借其极小的粒径、高比表面积以及良好的分散性等优势，在陶瓷领域的应用愈发广泛，对陶瓷透明性的影响也备受关注。

气相二氧化硅是通过卤硅烷在氢氧火焰中高温水解制得的纳米级无定形二氧化硅白色粉末，里面包含亲水型气相二氧化硅和疏水型气相二氧化硅，其中疏水型气相二氧化硅是亲水型改性而来。而亲水型气相二氧化硅从比表面积维度划分，有低比表气硅与高比表气硅。其粒子尺寸处于纳米级别，表面富含硅羟基。

陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。传统陶瓷追求力学性能等，而随着光学、电子等领域发展，透明陶瓷需求攀升。在陶瓷材料实际应用中，气相二氧化硅作为一种高性能纳米添加剂，可显著优化陶瓷的力学强度、烧结行为、光学性能以及微观结构，进一步增强陶瓷基体韧性，降低烧结温度，减少烧结时间，那么不同比表气相二氧化硅的加入，对陶瓷的透明性和雾度会产生什么样的影响呢？

湖北汇富纳米材料股份有限公司研发人员聚焦低比表与高比表气硅不同添加量下，陶瓷透明度与雾度的变化情况，深入剖析气硅作用机制，为陶瓷材料性能优化提供理论支撑。

在低比表气硅实验中，技术人员分别在实验样陶瓷材料中加入1%、3%、5%、8%和10%的气相二氧化硅，然后结合空白样，对其透光率和雾度进行测试。技术人员发现，橙色雾度曲线相对平稳，雾度始终维持在96%左右，蓝色透光率曲线呈现总体上升趋势，从10%的透光率上升至12%左右。这表明低比表气硅添加后，一定程度上促进了陶瓷透光率提升，且对雾度干扰较小。

在高比表气硅实验中，技术人员同样分别在实验样陶瓷材料中加入1%、3%、5%、8%和10%的气相二氧化硅，然后结合空白样，对其透光率和雾度进行测试。技术人员发现，橙色雾度曲线相对平稳，雾度始终维持在95.5%左右，蓝色透光率曲线呈现总体上升趋势，从10%的透光率上升至14%左右。

对比低比表气相二氧化硅，高比表气硅对透光率的提升幅度更显著，这源于高比表气硅比表面积大，表面硅羟基多，在陶瓷体系中分散后，凭借高活性可更好地与陶瓷颗粒表面作用，促进烧结时颗粒重排与致密化，更高效地排出气孔。

那么气相二氧化硅是如何提升陶瓷的透明性和稳定雾度的呢？

一、填充和致密化作用

气硅纳米粒子尺寸小，可渗入陶瓷颗粒间空隙。在陶瓷烧结阶段，气硅表面硅羟基可与陶瓷颗粒表面基团形成氢键或化学键合，促进颗粒间结合与传质，推动烧结进程，使陶瓷坯体更致密，原本陶瓷内部的气孔，在气硅辅助下，部分小气孔被填充、排出，大气孔尺寸减小，从而减少光散射的气孔源。

二、内部光散射有效抑制

陶瓷的多晶结构中，晶界是光散射的主要来源。传统陶瓷的晶界常包含非晶相或杂质，导致晶界与晶粒间折射率差异大，产生显著散射，气硅引入陶瓷体系后，会形成气硅-陶瓷基体界面，抑制晶界非晶相的无序生长，使晶界结构趋于单相化，晶粒尺寸更小且均匀，晶界更规则平滑，整体上降低了由晶界引起的光散射。

通过以上作用，气相二氧化硅最大限度地减少了陶瓷内部的光散射源（主要是气孔，其次是粗大晶粒和不良晶界），使得光线能够更顺利地穿过材料，从而显著提高了陶瓷的透光率。

同时，通过对低比表与高比表气硅不同添加量下陶瓷透光率和雾度数据剖析，证实气相二氧化硅的比表面积和添加量是调控陶瓷透明性和雾度的关键参数。通过纳米填充、烧结动力学优化及表面化学调控等多重机制，在提升透光率的同时维持雾度，为高性能透明陶瓷的规模化制备提供了理论支撑。未来，随着气硅表面改性技术与陶瓷成型工艺的深度融合，有望推动透明陶瓷在极端环境光学器件、生物医用材料等领域的突破性应用，助力我国新材料产业迈向全球价值链中高端。