那些追风赶月的时光，终会照亮前行的路。在材料学领域，有这样一位兢兢业业的探索者。他，连续进入斯坦福大学全球前2%顶尖科学家榜单排名的“年度科学影响力排行榜”及“终身科学影响力排行榜”榜单；从无机非金属材料及纳米新材料制备、表征与应用研究到陶瓷功能材料，都有其砥砺前行的身影。他就是——深圳技术大学孔令兵教授。
每个人心中都有一团火，孔令兵教授亦是如此。对陶瓷的执着与痴迷，让他冲散阴霾，在陶瓷领域，尤其是在陶瓷功能材料领域，成绩斐然。 提到陶瓷，就不得不提透明陶瓷，这种陶瓷，具有高熔点、高强度、高绝缘、耐腐蚀等特性，在固态激光、空间科学、医学、特种仪器制造、透明装甲、智能电子等领域有着广泛的应用前景。 科学是为发展服务的，所以，孔令兵教授团队在透明陶瓷领域开展了深入系统的工作，先后开发出石榴石系Yb:YAG，Yb:GdYAG，LuAG，倍半氧化Ho:Y2O3及Sc2O3固态激光用透明陶瓷，发展了二重及多重烧结助剂工艺，使得透明陶瓷工艺更加有效。值得关注的是，在探索中，他们发现了更多极具价值的科研现象。 比如，球磨是陶瓷工艺的一个必要环节，在制备Ho:Y2O3透明陶瓷时现，球磨时粉料和球磨助剂(酒精)的比例对Ho:Y2O3陶瓷的致密化和光学性能有着显著的影响。当浆料浓度为18.4vol%时，所制备的Ho:Y2O3陶瓷具有最大透过率。从另一个角度来看，材料的光学性质对工艺过程的要求更加敏感。虽然透明陶瓷工艺过程与其它陶瓷并无差异，但这种对浆料浓度如此敏感的现象在其它陶瓷材料的加工中并不多见。因此，这一结果为其它透明陶瓷材料的粉体处理过程提供了一个重要的参考。
一般而言，透明陶瓷的制备需要采用非常慢的升温速率以获得足够高的透明度，因此，透明陶瓷工艺过程相对比较漫长，为了解决这个问题，孔令兵团队探索了真空烧结制备氧化钇透明陶瓷快速致密化的可能性。经过研究，他们提出了中温热处理的两步快速升温工艺，成功地解决了透明陶瓷无法快速烧结的难题。在中温处理的过程中，粉体发生初步烧结，形成颗粒颈生长，从而大大提高了片坯体的有效热导率，因此有效防止了温度梯度的形成，乃至致密化差异的产生。因此，这种两步快速烧结工艺可以获得良好在线光学透过率的透明陶瓷。显然，这一方法同样适用于其它透明陶瓷。 近年来，基于数字化光处理(DLP)的光固化成型，作为陶瓷增材技术，代表了陶瓷制造的一个新方向。孔令兵团队以氧化铝为例研究探讨了该技术在增材制造过程中几个关键工艺因素对成型缺陷和性能的影响情况，包括浆料中氧化铝固含量、脱脂过程中的加热气氛和加热速率。总体结论是，合理的高固含量、合理的气体保护（氩气或者真空）以及较低的加热速率是保证最终烧结体的缺陷少、性能高的前提条件。 陶瓷工艺的核心技术是粉体的质量。氧化物陶瓷在国民生产及军工方面具有极大的需求量，尤其是用于激光透明陶瓷、义齿用氧化锆陶瓷及透明导电膜ITO靶材等的高端粉体，不可依赖进口。 未来，孔令兵教授研发的重点将放在各种陶瓷粉体的产业化研究与推广，目前已涉足的材料包括5G陶瓷滤波器粉体、陶瓷封装基板、各种用于镀膜的陶瓷靶材、透明陶瓷等。他的科研故事已经开始，但精彩仍将继续......
责任编辑：赵娜
