能防彈的新材料“透明鋁”

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(kāi)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(tīng)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(méi)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(méi)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(jiàn)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。