藍寶石、紅寶石、鈦寶石分不清？藍寶石玻璃、多晶藍寶石概念混亂！媒體小編可以不懂，我們不能被混淆。請看行業專業人士的解析！
前言
應陳老師之邀，要我寫一篇科普性的文章，談談關於“藍寶石，紅寶石，鈦寶石”等基本概念；澄清關於“藍寶石玻璃，多晶藍寶石”等概念的錯誤所在。
我想說的是，對這些問題我希望用自己的語言來表達我自己的理解，自己的理解未必和學術論文描述的完全一致，但是應該算是表達了一個通俗易懂的理解方式，沒有什麼是絕對的。
晶體、玻璃和陶瓷
遠古時期，人類從寶石開始認識晶體。紅寶石、藍寶石、祖母綠等晶體以其晶瑩剔透的外觀，稜角分明的形狀和豔麗的色彩，震憾人們的感官。名貴的寶石鑲嵌在帝王的王冠上，成為權力與財富的象徵，而現代人類合成出來晶體，如超導晶體YBaCuO、光學晶體BaB2O4、LiNbO3、磁學晶體NdFeB等高科技產品，則推動著人類的現代化進程。
而傳統認為的玻璃物質外觀看起來和晶體其實是極其類似的，很具有迷惑性；用個稍微學術的描述，它們分別歸類於“晶態”與“非晶態”，本質上是完全不同狀態。
傳統的玻璃是典型的“非晶態”材料，而現代工業中的“非晶態”材料並不一定透明或晶瑩剔透；比如現在手機工業上流行的“液態金屬”就是一種典型的“非晶態”材料。
個人認為“液態金屬”的叫法並不確切，首先應該叫“金屬玻璃”或“非晶態”金屬，其次，“液態金屬”是另外一個行業常用的名字，常溫液態的鎵合金習慣叫常溫“液態金屬”，用於取代金屬汞。
“非晶態”金屬不是一個新鮮玩意，1959年杜威（P.Duwez）在實驗室發明了一種潑濺淬火（splat quenching）技術，開創了“金屬玻璃”製造的新紀元。說的通俗點，把液體急冷就能做成玻璃，來不及規範排列（結晶）就成了固體——非晶態。一般認為熔體粘度越大越容易成玻璃，降溫速度越快越容易成玻璃。所以玻璃一定意義上也可以叫“過冷液體”，這大概是“液態金屬”叫法的由來。
晶態：長程有序；晶格、晶胞有規律的重複出現。
非晶態：短程有序，長程無序；即原子排列從總體上是無規則的，但是，近鄰的原子排列是有一定的規律，材料的物理化學性能連續並且均勻。
晶態和非晶態是規律性和混沌態的兩個極端；而陶瓷是這二者結合，晶態的小顆粒被非晶態包裹形成的材料可以成為陶瓷。
對於這三類材料更為專業或學術的論述，我就不囉嗦了，有足夠多的專業文獻和著作。
對於非晶態的代表玻璃、晶體和陶瓷可以用一個通俗的，日常可見的例子來形象說明一下。
日常可見的“冰糖”或“單晶冰糖”，一定程度可以認為是一個比較大的“單晶”；白砂糖可以認為是一個個小單晶體顆粒。
廟會上常見的糖畫，就是把白糖或冰糖高溫熔化，澆在大理石板或鋼板上形成了玻璃態的糖或“非晶態”的糖，也很亮很脆。糖畫的糖往往是焦黃色的，這是高溫氧化或分解的混合物的糖漿的原因，多組分的混合物也容易成玻璃。
把白砂糖和糖漿混在一起，白砂糖顆粒沒有完全融化，而且均勻的混合在一起，我們可以認為做成了“陶瓷”糖。各個陶瓷配方的不同，在於糖漿的種類和數量。
我理解的晶體、玻璃和陶瓷的區別就是這個樣子。
藍寶石和彩色寶石
很多業內外的人士，經常會有一個疑問：為什麼無色的氧化鋁單晶材料會被稱之為“藍寶石”？
氧化鋁單晶的確應該叫做白寶石或無色寶石，可能是在早期的一些研究中，曾經使用藍寶石（摻Fe+3 和 Ti +4的氧化鋁單晶，天然容易找到）來代替白寶石，所以後來的文獻或習慣性叫法被保留了下來，俗稱約定了把氧化鋁單晶叫藍寶石。
根據中華人民共和國現行的國標GB/T 31092-2014《藍寶石單晶晶錠》3.1條之約定，在工業、半導體行業中“藍寶石”特指“人工生長的，有確定晶向的單晶氧化鋁材料”，是行業通行的認識和命名方式 。電子或光電子行業所稱“藍寶石”並不代表“天然藍寶石”，也無需在“藍寶石”前冠以“人工合成”的字樣。
眾所周知，白光是一種混合光，由各種波長（各種顏色）混合顯色的結果。當白光入射的時候，如所有的光都通過的時候，則氧化鋁單晶為無色；全部反射，則呈現白色；部分吸收，則呈現剩餘光的顏色。例如：吸收紅光藍寶石呈現青色；吸收黃光藍寶石呈現紫色；吸收綠光呈現藍色；反之則反。
藍寶石的顏色形成機理是這樣的，都是由於過渡族離子、稀土元素離子或其他離子以及色心引起的光吸收而形成的。雜質離子的吸收受晶體結構、價態、配位結構、晶體缺陷所影響；同種離子在不同晶體中的顏色往往會不一樣；同種元素在同一晶體中，不同的條件下顏色也是不一樣的。
紅寶石一般是在氧化鋁單晶中摻入了微量的Cr+3而呈現紅色。紅寶石是專屬名詞，是世界上第一臺激光器的激光晶體，英文有個專屬單詞：Ruby，其他摻雜的氧化鋁單晶無論呈現什麼顏色都稱為藍寶石，比如紅色藍寶石，黃色藍寶石等，英文統稱為Sapphire。
有一個重要的激光晶體，鈦寶石（Ti:sapphire,Ti3+:Al2O3）也是呈現紅色，是當今最優秀的可調諧激光晶體。鈦寶石的紅色有的時候很漂亮，稱之為“鴿血紅”。一般光電子行業“鈦寶石”指的是可調諧激光晶體的鈦寶石。並不是摻鈦的藍寶石晶體都叫鈦寶石，摻鈦寶石由於鈦的價態的不同和共摻的離子不同呈現不同的顏色。
藍寶石玻璃？多晶藍寶石？
根據中華人民共和國現行的國標GB/T 31092-2014《藍寶石單晶晶錠》3.1條之約定，在工業、半導體行業中“藍寶石”特指“人工生長的，有確定晶向的單晶氧化鋁材料”，是行業通行的認識和命名方式 。
所以既然成為“藍寶石”，指的肯定是單晶。“藍寶石玻璃”這個命名是存在極大的前後矛盾。氧化鋁可以實現非晶態，除了熔體急冷之外，目前可以有很多種的氣相沉積的方法制備出“氧化鋁玻璃”或“非晶態氧化鋁”。但是晶體是晶體，玻璃是玻璃。
“藍寶石玻璃”是個錯誤百出的叫法，一些小編無意中錯誤的叫法或翻譯如果成為行業新名詞那真是天大的笑話。只有“藍寶石單晶”光學窗口 和 “氧化鋁玻璃”窗口。
當然純氧化鋁做成玻璃目前需要極高的成本，未來的技術發展不好說。不過早在50~60年代，開始開發過（氧化鋁+氧化硅）高鋁玻璃，軟化熔融點在1800℃以上，硬度也不錯，又兼容了玻璃的性能。不過技術難度也不低，粘度極高，氣泡容易產生，條紋也多。
說了這麼多晶體和玻璃，現在來說陶瓷。理想陶瓷的本質可以理解為玻璃態物質中均勻分佈著微晶顆粒。所以很多陶瓷追求納米粉，足夠均勻，顆粒足夠小，如果條件足夠好的話可以燒結出透明陶瓷。比如：氧化鋁透明陶瓷，YAG透明陶瓷。
還有一種思路，玻璃態材料通過後續熱處理，均勻的出現微晶顆粒，這稱之為“微晶玻璃”或“玻璃陶瓷”。
這兩種方案都是希望能夠結合玻璃和陶瓷的優點，可低成本的大批量生產。
目前市場上還流行一個新名詞“多晶藍寶石”，個人的理解把“氧化鋁透明陶瓷”往藍寶石上蹭完全沒必要。首先“氧化鋁透明陶瓷”做的好絕對也是高科技，其次帶上“藍寶石”定義上又要混亂或不倫不類。
理論上完美的透明陶瓷性能會非常完美，但是絕對的均勻和控制晶粒的尺寸也是幾乎不可能的，所以這麼多年來高壓鈉燈管算是一個大的應用。但是由於晶界問題，透明度和強度和理論有很大差距，不過不影響在某些領域的應用。
總之，“藍寶石”是藍寶石單晶，也有氧化鋁多晶料、氧化鋁陶瓷、氧化鋁透明陶瓷、多晶氧化鋁（或藍寶石）原料……等等叫法，但是個人認為“多晶藍寶石”這個名詞不科學，而且把“氧化鋁透明陶瓷”化妝成“多晶藍寶石”是信心不足的一種表現。
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