[发明专利]制造基于硫化物的陶瓷元件的方法，特别是用于IR光学应用

说明书

本发明公开了一种制造基于硫化物的陶瓷元件例如透明红外光学元件的方法，其包括以下步骤：‑合成硫化物粉末；和‑烧结所述粉末以形成所述陶瓷元件；其特征在于，所述合成所述硫化物粉末的步骤通过在水溶液中燃烧来进行，所述溶液包含水作为其唯一的溶剂，或含有水作为其主溶剂，并且包含溶剂总质量的至多10％，优选至多1％的一种或多种其他溶剂。所述硫化物粉末可以特别选自ZnS、BaLa₂S₄和CaLa₂S₄。

本发明涉及一种制造基于硫化物的陶瓷元件的方法，更具体地涉及一种用于红外光学应用的在红外线中透明的基于硫化物的陶瓷元件。

对于军事和民用的一些应用，需要在电磁波谱的红外部分，特别是在中和远红外线(波长大于或等于3μm)中显示出良好透明性的材料。它们可以用作激光基质材料，或用于制造热相机、夜视系统、导弹引导头等的窗口、透镜或其他用于激光的光学元件。

氧化物和氟化物已经作为在近红外(1-3μm)中选择的材料出现；硫族化物玻璃和锗晶体用于8-12μm窗口的中红外线，而基于硫化物的陶瓷，尤其是ZnS、BaLa₂S₄和CaLa₂S₄在更大的波长下是非常有前景的。ZnS目前已经在军事应用中使用。

用于光学应用的基于硫化物的(特别是ZnS)材料目前通过化学气相沉积(CVD)制造，参见例如D.C.Harris，Materials for Infrared Windows and Domes，Properties andPerformance，Edited by SPIE-The International Society for OpticalEngineering.SPIE Optical Engineering Press，Bellingham，WA，1992。然而，这种技术是复杂和昂贵的。

作为制造ZnS光学元件的替代方法，已经研究了烧结，并且更具体地有热压。参见例如T.Ueno，M.Hasegawa，M.Yoshimura，H.Okada，T.Nishioka，K.Teraoka，A.Fujii和S.Nakayama，“Development of ZnS Lenses for FIR Cameras”SEI Tech.Rev.，69，48-53(2009)。然而，由于非常高的散射损失，这些元件在光谱的可见光部分中不透明。

C.Chlique及其同事(包括本申请的发明人)研究了通过沉淀合成的ZnS粉末的热压烧结。参见：Christophe Chlique，Odile Merdrignac-Conanec，Noha Hakmeh，XianghuaZhang和Jean-Luc Adam“Transparent ZnS Ceramics by Sintering of High PurityMonodisperse Nanopowders”J.Am.Ceram.Soc.，1-5(2013)。

在C.Chlique的博士论文(雷恩第一大学，雷恩，法国，2011年11月29日答辩)中，BaLa₂S₄和CaLa₂S₄粉末通过在含乙醇的溶液(乙醇辅助溶液燃烧，或EASC)中燃烧合成。EASC合成技术先前由Xi-xian Luo和Wang-he Cao开发用于不同的应用，即制备La₂O₂S：Yb，Pr荧光体。参见：Xi-xian Luo和Wang-he Cao“Ethanol-assistant solution combustionmethod to prepare La₂O₂S：Yb，Pr nanometer phosphor”Journal of Alloys andCompounds 460(2008)529-534。