Camın kırılganlığından ve sıradan zırhların ağırlığından bıkan mühendisler, uzun süredir "hem şeffaf hem de yok edilemez" bir malzeme hayal ediyorlardı. Safir (tek kristal alümina) bu iş için mükemmeldi ancak büyük boyutlarda üretilmesi çok pahalı ve zordu. İşte bu noktada Polikristalin Şeffaf Seramikler devreye girdi.
Bu malzemeler, geleneksel camların aksine rastgele bir atomik yapıya sahip değildir; düzenli kristal yapılardan oluşur. Ancak üretim tekniklerindeki sihir sayesinde, ışığı saçan tüm kusurlar (gözenekler) ortadan kaldırılır ve malzeme tamamen şeffaf hale gelir.
Bir seramiğin (örneğin banyo fayansının) opak olmasının temel nedeni, içindeki mikroskobik hava boşlukları ve tane sınırlarının ışığı saçmasıdır. Şeffaf seramik üretiminde, nano boyuttaki seramik tozları (genellikle Alüminyum Oksit, İtrium Alüminyum Garnet veya Spinel) kullanılır.
Bu tozlar, yüksek basınç ve sıcaklık altında (Vakum Sinterleme veya Sıcak İzostatik Presleme - HIP) o kadar sıkı birleştirilir ki, malzeme içindeki gözenek oranı neredeyse sıfıra iner (%99.99 yoğunluk). Işık, malzemenin içinden hiçbir engele takılmadan geçer. Sonuç: Cam kadar berrak ama ondan katbekat sert bir yapı.
Geleneksel "kurşun geçirmez camlar" aslında cam ve plastiğin (polikarbonat) lamine edilmiş çok kalın katmanlarıdır. Bir mermiyi durdurmak için bu camların oldukça kalın (bazen 10-15 cm) ve ağır olması gerekir.
Şeffaf seramikler (özellikle Magnezyum Alüminat Spinel ve Alüminyum Oksinitrür - ALON) bu denklemi değiştirir:
Ağırlık Avantajı: Aynı balistik korumayı sağlamak için gereken şeffaf seramik kalınlığı, geleneksel kurşun geçirmez camın yarısı, ağırlığı ise %60'ı kadardır.
Sertlik: Kum, taş veya şarapnel çarpmalarına karşı camdan çok daha dirençlidir. Çizilmezler, bu da askeri araçların görüş netliğini uzun süre korur.
Kullanım Alanları: Helikopter kokpit camları, zırhlı araçların görüş pencereleri ve VIP koruma kalkanları.
Star Trek filmindeki "şeffaf alüminyum" repliği aslında ALON malzemesi ile gerçeğe dönüşmüştür.
Yüksek güçlü lazerler (örneğin metal kesiminde veya askeri savunma sistemlerinde kullanılanlar), çalışırken muazzam miktarda ısı üretir. Lazerin kalbinde, ışığı yükselten bir ortam (gain medium) bulunmalıdır.
Geleneksel camlar bu ısıya dayanamaz ve çatlar. Tek kristaller ise (Safir gibi) sınırlı boyutlarda üretilebilir. Şeffaf seramikler, özellikle Nd:YAG (Neodimyum katkılı İtrium Alüminyum Garnet), burada devrim yaratır:
Termal İletkenlik: Isıyı çok hızlı bir şekilde dağıtarak lazerin aşırı ısınmasını engeller.
Büyük Boyutlar: Tek kristallerin aksine, seramikler tozdan üretildiği için çok daha büyük boyutlarda ve karmaşık şekillerde üretilebilir.
Dopaj Kontrolü: Lazerin gücünü belirleyen nadir toprak elementleri (Neodimyum, İterbiyum), seramik yapının içine çok daha homojen ve yüksek oranlarda yerleştirilebilir.
Bu sayede, bugün kilowatt seviyesindeki endüstriyel lazerler ve geleceğin savunma silahları (lazer topları) mümkün hale gelmektedir.
Şu an için şeffaf seramiklerin önündeki en büyük engel maliyettir. Üretim süreci (yüksek saflıkta toz hazırlama ve HIP fırınları) oldukça pahalıdır. Ancak nanoteknolojideki gelişmeler ve üretim ölçeğinin büyümesiyle, bu malzemelerin sadece tanklarda değil, akıllı telefon ekranlarında ve saat camlarında da standart hale gelmesi beklenmektedir.
Şeffaf seramikler, malzemenin optik ve mekanik özelliklerini birleştiren bir mühendislik zaferidir. Hem askerleri koruyan görünmez bir duvar hem de ışığı keskin bir güce dönüştüren bir mercek olarak, geleceğin teknolojisinde kritik bir rol oynamaya devam edecektir.
