有一種透明材料比防彈玻璃更硬而且更輕巧,它就是氮氧化鋁透明陶瓷(ALON ceramics),也叫阿隆陶瓷。這種材料與科幻電影《星際迷航4:搶救未來(lái)》中出現(xiàn)過(guò)的一種透明鋁材料很相似。
早在20世紀(jì)70年代就有人開始探索氮氧化鋁的性質(zhì)。1986年,首個(gè)氮氧化鋁透明陶瓷被發(fā)明,后來(lái)相關(guān)專利被美國(guó) Surmet 公司獲得,氮氧化鋁透明陶瓷也被命名為 ALON。
ALON 不含玻璃的主要原材料二氧化硅,也不是高分子化合物,而是用鋁、氧和氮合成的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),它是一種透明的陶瓷:它是用氮氧化鋁粉末在高溫下燒結(jié)而成,這類似于用黏土燒制陶瓷的工藝;最后再拋光打磨,ALON 就變得透明了。
是的,透明的陶瓷聽起來(lái)很科幻,它也出現(xiàn)在很多科幻作品中。比如在2015年的大片《侏羅紀(jì)世界》中,球形游覽車的外殼就是用 ALON 制造的。也有許多《星際迷航》的粉絲認(rèn)為 ALON 就是《星際迷航IV》里用來(lái)拯救未來(lái)的透明鋁。
為什么陶瓷可以變透明呢?透明指的是光能夠穿透而不會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的反射和散射。普通陶瓷內(nèi)部的晶體顆粒排列不規(guī)則,光照上去會(huì)向四面八方散射,無(wú)法穿透,因此看起來(lái)并不透明。而以ALON 為代表的透明陶瓷是一類新型材料,和普通陶瓷不一樣,它的內(nèi)部晶粒排列整齊,光照上不會(huì)發(fā)生散射,所以是透明的。透明陶瓷因此又被稱為光學(xué)陶瓷。
陶瓷比玻璃更硬、強(qiáng)度更大,適用于極端環(huán)境,而ALON 是市面上最硬的多晶透明陶瓷,它的硬度是普通玻璃的4倍,莫氏硬度也達(dá)到了7.7,只比藍(lán)寶石(氧化鋁,莫氏硬度9)差一點(diǎn)。
普通防彈玻璃是兩層玻璃夾了一層聚合物的結(jié)構(gòu),用厚度只有玻璃一半的ALON 替換防彈玻璃后,就可以抵擋原來(lái)可以擊穿防彈玻璃的子彈了。唯一問(wèn)題是ALON的價(jià)格是10-15美元/英寸是防彈玻璃的3~5倍,美軍財(cái)大氣粗也沒舍得用來(lái)裝備他們的防彈悍馬汽車。
藍(lán)寶石常被用來(lái)制作導(dǎo)彈的紅外導(dǎo)引頭整流罩,因?yàn)樗{(lán)寶石耐高溫、強(qiáng)度高、紅外線透過(guò)率高(紅外線無(wú)法穿透普通玻璃),但是價(jià)格過(guò)于昂貴。ALON 陶瓷在近紫外線和紅外光下也接近透明,而且可以承受2100攝氏度的高溫。所以ALON陶瓷目前是藍(lán)寶石的有力競(jìng)爭(zhēng)者。
因?yàn)閮r(jià)格等因素,ALON 還沒有進(jìn)入民用領(lǐng)域。如果 ALON 的價(jià)格能降低,它就有可能取代強(qiáng)化玻璃,成為屏幕的常見材料。到時(shí)候手機(jī)不但能幫你擋刀,還能當(dāng)菜刀,想想就令人期待呢。