Лутециев оксиде обещаващ огнеупорен материал поради своята устойчивост на висока температура, устойчивост на корозия и ниска фононна енергия. В допълнение, поради своята хомогенна природа, липса на фазов преход под точката на топене и висока структурна толерантност, той играе важна роля в каталитичните материали, магнитните материали, оптичното стъкло, лазера, електрониката, луминесценцията, свръхпроводимостта и високоенергийното излъчване откриване. В сравнение с традиционните материални форми,лутециев оксидвлакнестите материали показват предимства като ултра силна гъвкавост, по-висок праг на лазерно увреждане и по-широка честотна лента на предаване. Те имат широки перспективи за приложение в областта на високоенергийните лазери и високотемпературните структурни материали. Въпреки това, диаметърът на дълъглутециев оксидвлакната, получени по традиционни методи, често са по-големи (>75 μm) Гъвкавостта е сравнително слаба и няма съобщения за висока производителностлутециев оксиднепрекъснати влакна. Поради тази причина професор Zhu Luyi и други от университета Шандонг използвахалутецийсъдържащи органични полимери (PALu) като прекурсори, комбинирани със сухо предене и последващи процеси на термична обработка, за да се преодолее препятствието при подготовката на високоякостни и с фин диаметър гъвкави непрекъснати влакна от лутециев оксид и да се постигне контролируема подготовка на високопроизводителнилутециев оксиднепрекъснати влакна.
Фигура 1 Процес на сухо предене на непрекъснатолутециев оксидфибри
Тази работа се фокусира върху структурното увреждане на прекурсорните влакна по време на керамичния процес. Като се започне от регулирането на формата на разлагане на прекурсора, се предлага иновативен метод за предварителна обработка с водна пара с помощта на налягане. Чрез регулиране на температурата на предварителна обработка за отстраняване на органични лиганди под формата на молекули, увреждането на структурата на влакната по време на керамичния процес е значително избегнато, като по този начин се гарантира непрекъснатостта налутециев оксидфибри. Проявява отлични механични свойства. Изследванията са установили, че при по-ниски температури на предварителна обработка прекурсорите са по-склонни да претърпят реакции на хидролиза, причинявайки повърхностни бръчки на влакната, което води до повече пукнатини по повърхността на керамичните влакна и директно пулверизиране на макро ниво; По-високата температура на предварителната обработка ще накара прекурсора да кристализира директно влутециев оксид, което води до неравномерна структура на влакната, което води до по-голяма чупливост на влакната и по-къса дължина; След предварителна обработка при 145 ℃ структурата на влакната е плътна и повърхността е относително гладка. След високотемпературна термична обработка, макроскопично почти прозрачно непрекъснатолутециев оксидвлакно с диаметър около 40 беше успешно получено μM.
Фигура 2 Оптични снимки и SEM изображения на предварително обработени прекурсорни влакна. Температура на предварителна обработка: (a, d, g) 135 ℃, (b, e, h) 145 ℃, (c, f, i) 155 ℃
Фигура 3 Оптична снимка на непрекъснатолутециев оксидвлакна след керамична обработка. Температура на предварителна обработка: (a) 135 ℃, (b) 145 ℃
Фигура 4: (a) XRD спектър, (b) снимки от оптичен микроскоп, (c) термична стабилност и микроструктура на непрекъснатолутециев оксидвлакна след високотемпературна обработка. Температура на топлинна обработка: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃
В допълнение, тази работа отчита за първи път якостта на опън, модула на еластичност, гъвкавостта и температурната устойчивост на непрекъснатолутециев оксидфибри. Якостта на опън на единичната нишка е 345,33-373,23 MPa, модулът на еластичност е 27,71-31,55 GPa, а радиусът на крайната кривина е 3,5-4,5 mm. Дори след топлинна обработка при 1300 ℃, няма значително намаляване на механичните свойства на влакната, което напълно доказва, че температурната устойчивост на непрекъснатотолутециев оксидвлакна, приготвени в тази работа, е не по-малко от 1300 ℃.
Фигура 5 Механични свойства на непрекъснатолутециев оксидфибри. (a) Крива напрежение-деформация, (b) якост на опън, (c) модул на еластичност, (df) радиус на крайната кривина. Температура на топлинна обработка: (d) 1100 ℃, (e) 1200 ℃, (f) 1300 ℃
Тази работа не само насърчава прилагането и развитието налутециев оксидвъв високотемпературни структурни материали, високоенергийни лазери и други области, но също така предоставя нови идеи за подготовката на високоефективни оксидни непрекъснати влакна
Време на публикуване: 09 ноември 2023 г