本研究创新性地提出了水辅助高压烧结机制,并证明了水辅助高压烧结是一种在低至300 °C的温度下制备完全致密、无裂纹且透明的立方氧化铝纳米晶陶瓷的高效方法,实现了接近理论值(>99%)的密度和优异的光学透过率(可见光区>80%)。结合第一性原理计算和从头算分子动力学模拟,我们揭示了其原子尺度的作用机制。
这项工作解决了在亚稳态立方氧化铝中同时实现完全致密化和相稳定性且无微裂纹这一长期存在的实践难题。它提供了一个清晰的机理框架,将水重新定义为高压烧结中不仅是加工助剂,更是关键的结构调节剂。
这一成果开辟了化学环境-物理场协同调控化学成分的全新路径,为制备高性能光学陶瓷提供了普适性策略。所获得的立方相氧化铝透明陶瓷,有望在高功率激光窗口、装甲防护及精密光学器件等尖端领域引发颠覆性应用。
