美国通用电器公可研究所有一批陶瓷专家，从事陶瓷材料的研制和产品开发。在总结前人研究的基础上，他们认识到陶瓷不透明的主要原因是陶瓷中存在许多微小的气孔。当一束光线照射到陶瓷表面时，微气孔由于具有对光线很强的散射能力，把大部分光线分散到四面八方，最后被陶瓷所吸收。微气孔成了光线前进路上的“拦路虎”，所以，不把这只“拦路虎”赶跑，休想让光线从陶瓷中通过。
为此，陶瓷专家们试着采取了几项技术措施。首先，烧制陶瓷所用的原材料要有很高的纯度和细度，而且颗粒要均匀，不能有的粗有的细，故他们用了纯度为99．99％、平均颗粒尺寸只有0．3微米的氧化铝粉末作原料。其次，要减慢陶瓷结晶过程中晶粒长大的速度，这样便可依靠晶粒边界的缓慢移动，把微气孔赶跑，所以他们在原料中加入了极少量的氧化镁作为阻碍晶粒长大的添加剂。第三，要减少加热炉中的气体，最好能抽成真空，但由于受到设备的限制，结果他们在炉中通入氢气。这是因为氢气分子的体积比空气中氮气分子的体积来得小，氢气分子容易通过晶格扩散到晶界，最后被排除出去。一天，陶瓷专家科布尔和他的助手们正在实验室里研制透明陶瓷，他们从炉内取出一块烧好的陶瓷小圆片试样，不知怎么一来，小圆片落到了实验桌上正翻开的一本书上，奇妙的事情发生了：透过陶瓷片，书上的文字清晰地映入人们的眼帘。年轻的助手们欢乐地跳了起来，把帽子抛向天空，喊着：“成功了！成功了！”奔向科布尔。科布尔抑制住内心的激动，故作镇静地坐到了显微镜前。经过仔细的检查，在这片陶瓷中竟找不到一个微气孔。1957年一次会议上，科布尔郑重地向大家宣告：世界上第一块透明陶瓷诞生了。
自从透明氧化铝陶瓷诞生以后，透明陶瓷家族真是人丁兴旺，成员已经有几十个，而且还在不断扩大。在氧化物陶瓷方面有氧化镁、氧化钇、氧化铍、氧化钍等透明陶瓷。还有一些由几种氧化物组成的透明陶瓷，如铝镁尖晶石（由氧化铝、氧化镁组成）、锆钛酸铅镧透明铁电陶瓷（由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧组成）。在非氧化物陶瓷方面有氟化镁、氟化钙、氟化镧等透明陶瓷，还有能透过波长较长的红外线的陶瓷，如硫化锌、硒化锌、碲化镉、砷化镓等透红外陶瓷。
早在20世纪30年代初，人们就已经知道利用钠蒸气放电可获得一种高效率的光源。但是钠蒸气放电会产生超过1000℃的高温，而且钠是一种非常活泼的金属，有很强的腐蚀性，用玻璃制成的灯管无法耐受，而一时又找不到能在高温下抵抗钠蒸气腐蚀的合适灯管材料。经过了二十几个年头，一直到1957年，人们盼来了透明陶瓷。透明氧化铝陶瓷的熔点高达2050℃，能在1600℃的环境里不受钠蒸气的腐蚀，而且可以通过95％的光线。有了它，高压钠灯才在1960年呱呱坠地，并经过不断改进，得到了实际应用。
高压钠灯是发光效率很高的一种电光源。普通白炽灯的发光效率只有10流明/瓦，高压汞灯的发光效率为50～60流明/瓦，而高压钠灯的发光效率高达110～120流明/瓦。在同样功率的情况下，一个高压钠灯能顶两个高压汞灯，而且光色金白，在它的灯光下看物清晰，不刺眼。高压钠灯的光线能透过浓雾而不被散射，用它作为汽车灯特别适合。高压钠灯平均寿命长达1～2万小时，比高压汞灯寿命长2倍，高过白炽灯10倍，是目前寿命最长的灯。
除了高压钠灯外，透明陶瓷还适用于制造其他新型的灯具，如钾灯、铷灯、铯灯、金属卤化物灯等。
小阅读响尾蛇的启示响尾蛇是一种生长在美洲的毒蛇。在漆黑的夜里，响尾蛇会出其不意地发起攻击，像闪电一般将田鼠吞食。响尾蛇为什么有这样灵敏的感觉？科学家发现，奥秘就在于响尾蛇眼与鼻孔之间的一个凹陷的“颊窝”。他们做了一个有趣的实验：把响尾蛇头部包起来，只露出颊窝，前面放一个用黑纸包着的未通电的灯泡，这时响尾蛇无动于衷；但当灯泡通电发热时，响尾蛇立即向它发起猛烈的攻击。这说明响尾蛇的颊窝能接收发热物体产生的红外线。原来，在响尾蛇的颊窝内有一薄膜，上面布满着神经末梢和一种叫线粒体的细胞器，它能随温度的变化而膨胀和收缩，周围温度只要有千分之一度的变化它就能感觉出来。
响尾蛇的奥秘给科学家带来了启示，他们让导弹向响尾蛇“学习”，在导弹头部安装了一个用光敏半导体制成的，能感受红外线的红外探测器。当敌机发动机喷射出的高温燃气或机身上辐射出的红外线被导弹上的红外探测器感受到后，导弹导向系统就会自动地将导弹引向目标，最终击毁目标。导弹头部的红外线探测器上，需要有一个保护罩（称为整流罩），它要有足够的强度和硬度，以抵抗高速气流和雨雪的冲刷，但它又要保证让敌机辐射出来的哪怕是非常微弱的红外线能通过，传到红外探测器中，也就是说它必须具有透过红外线的能力。
能担当此任的材料非透红外陶瓷莫属，它非常适合于制造响尾蛇导弹头部的整流罩。红外线是一种从物体上辐射出来的肉眼看不见的电磁波。物体的温度越高，辐射出来的红外线波长越短；反之，物体的温度越低，红外线波长就越长。每种透红外陶瓷能透过一定波长的红外线。例如，氟化镁陶瓷能透过0．45～9微米波长的红外线，硫化锌陶瓷能透过0．57～15微米波长的红外线，硒化锌陶瓷能透过0．48～22微米波长的红外线，碲化镉陶瓷能透过2～30微米波长的红外线。人们可以根据实际的需要来选择不同的透红外陶瓷。
也许你有这样的感受：当眼睛突然受到强烈光线照射后，会暂时看不清周围的东西，要过一段时间才能恢复正常的视觉。这种现象称为闪光盲，即眼睛因强闪光暂时丧失视觉功能。闪光盲会给正在进行的工作带来影响，经常发生闪光盲会损伤视网膜。但在工作和生活中，人们经常会遇到强光的刺激。
例如，电弧焊时产生的电弧，最高温度达到6000～8000K（K是绝对温度的单位，0℃相当于273．15K），发出强烈的弧光，所以电焊工人都要带上面罩，透过近乎黑色的护目镜才能进行操作。但在电弧尚未产生前，带了面罩根本看不清周围情况，工作起来非常不方便。
原子弹爆炸时，情况就更严重了：一颗梯恩梯当量为2万吨的原子弹爆炸时，火球辐射的光能约30万亿焦耳，几乎全部光能在3秒钟内骤然释放。所以核试验工作人员必须带上很深的墨镜。但是原子弹爆炸前带上墨镜，就看不清东西，变得寸步难行。原子弹爆炸了再戴上，就来不及了。如果能有一种自动调光的护目镜，那该多好。
有一种锆钛酸铅镧透明铁电陶瓷，能透光，耐高温，耐腐蚀，强度高，还能把电、光、机械变形等作用结合起来，具有电控光特征，故用它可制作存储、显示或开关用的光电器件。
用这种铁电陶瓷和两块偏振片可组成具有夹层结构的护目镜，这种护目镜带有控制电路、电源和开关，用光敏二极管作为强闪光的接收元件。当接收元件测出周围的光强度超过危险值时，立即发出信号给控制电路，使镜片关闭，护目镜就自动迅速变暗；当危险光消失后，控制电路又自动加压到铁电陶瓷薄片上，使镜片达到最大的开启状态，即又回复到原来的明亮状态。
有了这种护目镜，电焊工人就不必把面罩举上拿下了，核试验工作人员也可以一直戴着这种护目镜进行核爆炸前的准备工作。
1976年，美国制成了PLZT核闪光护目镜，1977年正式装备部队，作为飞行员头盔上的护目镜。
（七）压电陶瓷说起能量转换，我们都知道，水轮机带动发电机发电，是机械能转化为电能；电动机带动水泵把水抽到高处，是电能又转化为机械能；电灯把电能转化为光能和热能；植物进行光合作用，把光能转化为化学能；但你可知道，有一种压电陶瓷，它能把机械能和电能相互转换，为我们做许多有益的事情，称得上是“新奇的能量转换器”。
1．压电效应压电陶瓷是一种先进功能陶瓷，它具有压电效应。那么，什么是压电效应呢？
某些材料在机械力作用下产生变形，会引起表面带电的现象，而且其表面电荷密度与应力成正比，这称为正压电效应。反之，在某些材料上施加电场，会产生机械变形，而且其应变与电场强度成正比，这称为逆压电效应。如果施加的是交变电场，材料将随着交变电场的频率作伸缩振动。施加的电场强度越强，振动的幅度越大。正压电效应和逆压电效应统称为压电效应。
并非所有的陶瓷都具有压电效应。作为压电陶瓷的原材料，在晶体结构上一定是不具有对称中心的晶体，如氧化铅、氧化锆、氧化钛、碳酸钡、氧化铌、氧化镁、氧化锌等。将这些原材料在高温下致密烧结，制成陶瓷，并将制好的陶瓷在直流高压电场下进行极化处理，才能成为压电陶瓷。常用的压电陶瓷有钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅以及三元系压电陶瓷等。
压电陶瓷的应用范围非常广泛，而且与人类的生活密切相关。其应用大致可归纳为以下四方面。
（1）能量转换。压电陶瓷可以将机械能转换为电能，故可用于制造压电打火机、压电点火机、移动X光机电源、炮弹引爆装置等。用压电陶瓷也可以把电能转换为超声振动，用于探寻水下鱼群，对金属进行无损探伤，以及超声清洗、超声医疗等。
（2）传感。用压电陶瓷制成的传感器可用来检测微弱的机械振动并将其转换为电信号，可应用于声纳系统、气象探测、遥感遥测、环境保护、家用电器等。
（3）驱动。压电驱动器是利用压电陶瓷的逆压电效应产生形变，以精确地控制位移，可用于精密仪器与精密机械、微电子技术、光纤技术及生物工程等领域。
（4）频率控制。压电陶瓷还可以用来制造各种滤波器和谐振器。
2．压电打火机近年来，市场上出现的一种新式的压电打火机，就是应用了压电陶瓷的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，使一根钢柱在压电陶瓷上施加机械力，压电陶瓷即产生高电压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。在这种打火机中，采用直径为2．5毫米，高度为4毫米的压电陶瓷，就可得到10～20千伏的高电压。当压电陶瓷把机械能转换成电能放电时，陶瓷本身不会消耗，也几乎没有磨损，可以长久使用下去，所以，压电打火机使用方便，安全可靠，寿命长。
3．压电探鱼仪探鱼仪是一种用来探测水下鱼群的声纳设备。它一般由声波发射部分、接收部分、记录装置、显示装置等组成。压电探鱼仪的声波发射部分和接收部分用压电陶瓷制成。压电陶瓷在交变电场作用下，会产生伸缩振动，从而向水中发射声波。当交变电场的频率与压电陶瓷的固有频率相近从而产生共振时，它能发出很强的声波，传至上百千米外。声波在向前传播时遇到鱼群即被反射回来，压电陶瓷接收部分收到回波后，即将它变换成电信号，经过电路处理就会显示出鱼群的规模、种类、密集程度、方位和距离等，便于捕捞作业。
压电陶瓷的硬度很高，它振动起来可以发出很强的功率。压电探鱼仪由于声波发射部分采用了压电陶瓷，其发射功率已达到兆瓦级。用压电陶瓷制成的接收部分有很高的灵敏度，根据回波的强弱可以判断是海底、礁石，还是鱼群，甚至可以判断鱼群的种类、大小和分布情况。
4．压电振荡器与压电滤波器让我们首先认识一下目前收音机中根据电磁振荡原理制成的振荡器和滤波器。
在超外差式收音机中，有一个双联可变电容器，其中大的电容器和天线磁棒线圈相连，小的电容器和一个电感线圈相连，分别组成两个振荡器。假如我们要收听790千赫的节目，把双联电容器调整到相应的适当位置，这时一个振荡器的振荡频率为790千赫，另一个振荡器同时产生频率比790千赫高465千赫的高频信号，这两种信号在晶体管中混在一起，通过差频作用，产生出一个465千赫的中频信号，经过中频变压器（它事实上是由电感、电容组成的，只允许频率在465千赫附近的信号通过的滤波器）放大，然后经检波，检出声频信号后再进行放大，最后通过扬声器放出，我们就听到了790千赫电台的播音。
由此可知，在收音机的电子线路中，振荡器和滤波器是不可缺少的重要部件。那么，压电陶瓷是怎样来完成振荡、滤波功能呢？
作用在压电陶瓷上的交变电压会产生一定频率的机械振动。在一般情况下，这种机械振动的振幅很小。但是当所加电压的频率与压电陶瓷的固有机械振动频率相同时，就会引起共振，使振幅大大增加。这时，外加电场通过逆压电效应产生应变，而应变又通过正压电效应产生电流，电能和机械能最大限度地互相转换，形成振荡，就像在电容和电感所组成的谐振回路中，电能和磁能相互转换形成振荡一样。这就是压电振荡器的基本工作原理。
在同样的电压作用下，只有在共振频率时通过压电陶瓷的电流最大，因此对于有各种频率的电流来讲，只有频率在共振频率附近的电流可以通过，这就是压电滤波器的基本工作原理。
用压电陶瓷制造的振荡器和滤波器，频率稳定性好，精度高，适用频率范围宽，而且体积小，不吸潮，寿命长，特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性，所以目前已取代了相当大一部分电磁振荡器和电磁滤波器，而且这一趋势还在不断发展中。
5．压电地震仪地震是常见的自然现象。全世界每年要发生几百万次地震，平均每分钟就有十几次。不过绝大多数地震比较微弱，人们感觉不到。强烈的大地震，一般每年不过三五次。然而这种大地震一旦发生，对人类造成的灾难是毁灭性的，因此地震预报十分重要。测量地震的仪器灵敏度越高越精确，地震预报就报得越早越准，就可把地震带来的损失减得越小。
现在让我们来看看，压电陶瓷是怎样在地震仪中起作用的。
地震发生的地方叫震源，震源一般在地壳内比较深的地方。从震源开始，震动不断向四面八方传播。震动是一种机械波，当地震仪中的压电陶瓷受到机械波的作用后，按照正压电效应，就会感应出一定强度的电信号，这些信号可以在屏幕上显示或是以其他形式表现出来。