藍寶石的基本結(jié)構(gòu)：
藍寶石的組成為氧化鋁(Al2O3)，是由三個氧原子和兩個鋁原子以共價鍵型式結(jié)合而成，其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu)，藍寶石晶體在晶體的對稱分類中屬于中級晶族，三方晶系。
就顏色而言，單純的氧化鋁結(jié)晶是呈現(xiàn)透明無色的，因不同顏色元素離子滲透與生長中的藍寶石，因而使藍寶石顯現(xiàn)出不同的顏色。在自然界中藍寶石晶體內(nèi)含有鈦離子（Ti3+）與鐵離子（Fe3+）時，會使晶體呈現(xiàn)而成為藍色藍寶石（Blue Sapphire）。

晶體性能
化學(xué)式	Al2O3
晶體結(jié)構(gòu)	六方晶系
晶格常數(shù)	a=b=0.4758nm，c=1.2991nm        α=β=90°，γ=120°
空間群	R3c
單位晶胞中的分子數(shù)	2
光學(xué)性能
透過波段（μm）	0.14-6（其中在0.3-5范圍內(nèi)T≈80%）
dn/dt（/K @633nm)	13x10-6
折射率	n0=1.768    ne=1.760
吸收系數(shù)α	3μm—0.0006        4μm—0.055      5μm—0.92
折射系數(shù)n	3μm—1.713        4μm—1.677      5μm—1.627
機械和熱學(xué)性能
密度（g/cm3）	3.95—4.1
莫氏硬度	9（僅次于鉆石：10）
楊氏模量（GPa-1）	380
斷裂強度（MPa-1）	400
彎曲強度	895MPa
抗壓強度	2GPa
熔點（℃）	2040—2050
沸點（℃）	3000
熱導(dǎo)率（W·m-1·K-1）	24
熱膨脹系數(shù)(K-1)	8.8×10-6
比熱(J/g)	0.782
熱容(J/mol·K)	77
泊松比	0.27—0.29
電阻率（Ω·cm）	1014
介電常數(shù)（F·m-1）	11.5（∥c），9.3（⊥c）

藍寶石的特點及應(yīng)用
1、藍寶石以其綜合性能[敏感詞]，成為使用廣泛的氧化物襯底材料（substrate materials），主要用作半導(dǎo)體薄膜襯底材料、大規(guī)模集成電路襯底等。
2、藍寶石晶體還是紅外軍用裝置、導(dǎo)彈、潛艇、衛(wèi)星空間技術(shù)、探測和高功率強激光(laser)等的優(yōu)良窗口材料(window materials)，優(yōu)質(zhì)光學(xué)材料，耐磨軸承材料等，尤其在導(dǎo)彈整流罩、潛艇窗口和原子鐘等軍品中具有不可替代的作用。
3、光學(xué)元件、手表表鏡、光學(xué)窗口、探測窗口及其應(yīng)用
藍寶石單晶因其理想的光學(xué)性能及機械性能，可制作成實驗用的光學(xué)元件，如透鏡、棱鏡及反射鏡；以及科學(xué)研究用的探測儀器，如重力波探測儀等。
藍寶石單晶因具有寬透過波段、高透過、高強度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕，低散射、高硬度、高強度、低彈性模量，高熔點、高熱導(dǎo)率、高抗熱沖擊品質(zhì)因子、低熱輻射、耐噴氣燃料、冰雹、雨水、海水、鹽霧及砂粒的沖刷和腐蝕，耐強光輻照而可用作在各種高溫、高壓等惡劣負責(zé)環(huán)境下工作的設(shè)備觀察窗口和探測窗口，如：耐高溫的熱電偶及鍋爐水位計，耐磨損的商品條碼掃描儀窗口。
是目前的多光譜硫基窗口材料的優(yōu)良替代材料。
4、藍寶石光纖傳感器及其應(yīng)用
藍寶石單晶光纖傳感器因其在可見至近紅外波段具有良好的光學(xué)傳輸特性及藍寶石單晶的耐高溫特性，使得藍寶石光纖可應(yīng)用于高溫傳感和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的近紅外激光傳輸。
藍寶石單晶光纖溫度傳感器除了具有普通光纖溫度傳感器的動態(tài)范圍大、靈敏度高、響應(yīng)快、抗電磁干擾等優(yōu)點外，還可以實現(xiàn)大范圍(室溫—2000℃)、高精度(0.2%，1000℃時)、高信噪比(1×106dB，1000℃時)、大帶寬(10kHz)的溫度測量，并廣泛應(yīng)用于等離子體沉積、高頻電加熱爐及高溫?zé)釟饬鞯阮I(lǐng)域。
藍寶石光纖傳感器除了用于測量溫度及近紅外激光傳輸外，還可以連續(xù)監(jiān)測高達1600℃高溫、酸性、堿性惡劣環(huán)境中系統(tǒng)的運行情況，如：結(jié)構(gòu)性能、材料劣化，以及測量諸如壓強、應(yīng)力、應(yīng)變和化學(xué)物質(zhì)濃度等物化參數(shù)。
5、摻雜藍寶石單晶熱(光)釋光材料及其應(yīng)用
α- Al2O3 :C晶體用于制造熱釋光探測器主要有以下特點：
（1）熱釋光靈敏度高，為常用熱釋光晶體LiF:(Mg,Ti)的40—60倍；187℃附近的發(fā)光峰型單一，有效原子序數(shù)相對較低(10.2)；
（2）低本底劑量響應(yīng)臨界值(10-6Gy),輻射劑量響應(yīng)為線性—亞線性，線性響應(yīng)范圍寬(10-6—10Gy)；
（3）α- Al2O3 :C晶體420nm處的發(fā)射峰正好處于光電倍增管響應(yīng)的[敏感詞]峰值，在低劑量條件下， α- Al2O3 :C晶體探測器可重復(fù)使用且無需退火處理。