শুষ্ক স্পিনিংয়ের উপর ভিত্তি করে নমনীয় উচ্চ শক্তির লুটেটিয়াম অক্সাইড ক্রমাগত ফাইবার তৈরি করা

লুটেটিয়াম অক্সাইডউচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ, ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং কম ফোনন শক্তির কারণে এটি একটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ অবাধ্য উপাদান। উপরন্তু, এর সমজাতীয় প্রকৃতির কারণে, গলনাঙ্কের নিচে কোন ফেজ ট্রানজিশন নেই এবং উচ্চ কাঠামোগত সহনশীলতা, এটি অনুঘটক পদার্থ, চৌম্বকীয় পদার্থ, অপটিক্যাল গ্লাস, লেজার, ইলেকট্রনিক্স, লুমিনেসেন্স, সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং উচ্চ-শক্তি বিকিরণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। সনাক্তকরণ ঐতিহ্যগত উপাদান ফর্ম সঙ্গে তুলনা,লুটেটিয়াম অক্সাইডফাইবার উপকরণগুলি অতি-শক্তিশালী নমনীয়তা, উচ্চতর লেজারের ক্ষতির থ্রেশহোল্ড এবং বিস্তৃত ট্রান্সমিশন ব্যান্ডউইথের মতো সুবিধাগুলি প্রদর্শন করে। উচ্চ-শক্তি লেজার এবং উচ্চ-তাপমাত্রা কাঠামোগত উপকরণগুলির ক্ষেত্রে তাদের ব্যাপক প্রয়োগের সম্ভাবনা রয়েছে। তবে ব্যাস লম্বালুটেটিয়াম অক্সাইডঐতিহ্যগত পদ্ধতিতে প্রাপ্ত ফাইবারগুলি প্রায়শই বড় হয় (>75 μm) নমনীয়তা তুলনামূলকভাবে দুর্বল, এবং উচ্চ-কার্যক্ষমতার কোন রিপোর্ট নেইলুটেটিয়াম অক্সাইডঅবিচ্ছিন্ন তন্তু। এই কারণে, শানডং বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক ঝু লুই এবং অন্যরা ব্যবহার করেছিলেনলুটেটিয়ামউচ্চ-শক্তি এবং সূক্ষ্ম-ব্যাসের নমনীয় লুটেটিয়াম অক্সাইড ক্রমাগত তন্তু প্রস্তুত করার বাধা ভেঙ্গে শুষ্ক স্পিনিং এবং পরবর্তী তাপ চিকিত্সা প্রক্রিয়াগুলির সাথে মিলিত, অগ্রদূত হিসাবে জৈব পলিমার (PALu) ধারণ করে এবং উচ্চ-কর্মক্ষমতার নিয়ন্ত্রণযোগ্য প্রস্তুতি অর্জন করেলুটেটিয়াম অক্সাইডঅবিচ্ছিন্ন তন্তু।

চিত্র 1 ক্রমাগত শুকনো স্পিনিং প্রক্রিয়ালুটেটিয়াম অক্সাইডতন্তু

এই কাজটি সিরামিক প্রক্রিয়া চলাকালীন পূর্ববর্তী ফাইবারগুলির কাঠামোগত ক্ষতির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। প্রিকারসার পচন ফর্মের নিয়ন্ত্রণ থেকে শুরু করে, চাপ সহিত জলীয় বাষ্প প্রিট্রিটমেন্টের একটি উদ্ভাবনী পদ্ধতি প্রস্তাব করা হয়েছে। অণুর আকারে জৈব লিগ্যান্ডগুলি অপসারণের জন্য প্রিট্রিটমেন্ট তাপমাত্রা সামঞ্জস্য করার মাধ্যমে, সিরামিক প্রক্রিয়া চলাকালীন ফাইবার কাঠামোর ক্ষতি ব্যাপকভাবে এড়ানো যায়, যার ফলে এর ধারাবাহিকতা নিশ্চিত করা যায়লুটেটিয়াম অক্সাইডতন্তু চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন. গবেষণায় দেখা গেছে যে নিম্ন-চিকিৎসা-পূর্ব তাপমাত্রায়, পূর্ববর্তীদের হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়া হওয়ার সম্ভাবনা বেশি থাকে, যার ফলে ফাইবারের উপরিভাগের বলিরেখা দেখা দেয়, যার ফলে সিরামিক ফাইবারগুলির উপরিভাগে আরও ফাটল দেখা দেয় এবং ম্যাক্রো স্তরে সরাসরি পাল্ভারাইজেশন হয়; একটি উচ্চতর প্রাক-চিকিত্সা তাপমাত্রা অগ্রদূতকে সরাসরি স্ফটিক করে তুলতে পারেলুটেটিয়াম অক্সাইড, অসম ফাইবার গঠন ঘটাচ্ছে, যার ফলে ফাইবার বৃহত্তর ভঙ্গুরতা এবং ছোট দৈর্ঘ্য; 145 ℃ এ প্রাক-চিকিত্সা করার পরে, ফাইবার গঠন ঘন হয় এবং পৃষ্ঠটি তুলনামূলকভাবে মসৃণ হয়। উচ্চ-তাপমাত্রার তাপ চিকিত্সার পরে, একটি ম্যাক্রোস্কোপিক প্রায় স্বচ্ছ ক্রমাগতলুটেটিয়াম অক্সাইডপ্রায় 40 ব্যাস সহ ফাইবার সফলভাবে μM প্রাপ্ত হয়েছিল।

চিত্র 2 অপটিক্যাল ফটো এবং প্রিপ্রসেসড প্রিকারসার ফাইবারগুলির SEM ছবি। প্রিট্রিটমেন্ট তাপমাত্রা: (a, d, g) 135 ℃, (b, e, h) 145 ℃, (c, f, i) 155 ℃

ছবি 3 একটানা অপটিক্যাল ফটোলুটেটিয়াম অক্সাইডসিরামিক চিকিত্সার পরে ফাইবার। প্রিট্রিটমেন্ট তাপমাত্রা: (a) 135 ℃, (b) 145 ℃

চিত্র 4: (ক) এক্সআরডি বর্ণালী, (খ) অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ ফটো, (গ) তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং অবিচ্ছিন্নতার মাইক্রোস্ট্রাকচারলুটেটিয়াম অক্সাইডউচ্চ-তাপমাত্রার চিকিত্সার পরে ফাইবার। তাপ চিকিত্সা তাপমাত্রা: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃

এছাড়াও, এই কাজটি প্রথমবারের মতো প্রসার্য শক্তি, স্থিতিস্থাপক মডুলাস, নমনীয়তা এবং অবিচ্ছিন্ন তাপমাত্রা প্রতিরোধের প্রতিবেদন করে।লুটেটিয়াম অক্সাইডতন্তু একক ফিলামেন্টের প্রসার্য শক্তি হল 345.33-373.23 MPa, ইলাস্টিক মডুলাস হল 27.71-31.55 GPa, এবং চূড়ান্ত বক্রতা ব্যাসার্ধ হল 3.5-4.5 মিমি। এমনকি 1300 ℃ এ তাপ চিকিত্সার পরেও, তন্তুগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিতে কোনও উল্লেখযোগ্য হ্রাস ঘটেনি, যা সম্পূর্ণরূপে প্রমাণ করে যে অবিচ্ছিন্ন তাপমাত্রার প্রতিরোধ ক্ষমতালুটেটিয়াম অক্সাইডএই কাজে প্রস্তুত ফাইবার 1300 ℃ কম নয়।

চিত্র 5 ক্রমাগত যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যলুটেটিয়াম অক্সাইডতন্তু (a) স্ট্রেস-স্ট্রেন কার্ভ, (b) প্রসার্য শক্তি, (c) ইলাস্টিক মডুলাস, (df) চূড়ান্ত বক্রতা ব্যাসার্ধ। তাপ চিকিত্সা তাপমাত্রা: (d) 1100 ℃, (e) 1200 ℃, (f) 1300 ℃

এই কাজ না শুধুমাত্র আবেদন এবং উন্নয়ন প্রচার করেলুটেটিয়াম অক্সাইডউচ্চ-তাপমাত্রার কাঠামোগত উপকরণ, উচ্চ-শক্তি লেজার এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে, কিন্তু উচ্চ-কর্মক্ষমতা অক্সাইড ক্রমাগত ফাইবার তৈরির জন্য নতুন ধারণা প্রদান করে