Ossido di lutezioè un materiale refrattario promettente grazie alla sua resistenza alle alte temperature, alla corrosione e alla bassa energia fononica. Inoltre, grazie alla sua natura omogenea, all'assenza di transizione di fase al di sotto del punto di fusione e all'elevata tolleranza strutturale, svolge un ruolo importante nei materiali catalitici, nei materiali magnetici, nel vetro ottico, nel laser, nell'elettronica, nella luminescenza, nella superconduttività e nelle radiazioni ad alta energia. rilevamento. Rispetto alle forme materiali tradizionali,ossido di lutezioi materiali in fibra presentano vantaggi come flessibilità ultra forte, soglia di danno laser più elevata e larghezza di banda di trasmissione più ampia. Hanno ampie prospettive di applicazione nei campi dei laser ad alta energia e dei materiali strutturali ad alta temperatura. Tuttavia, il diametro è lungoossido di luteziofibre ottenute con metodi tradizionali è spesso più grande (>75 μ m) La flessibilità è relativamente scarsa e non sono stati riportati casi di fibre ad alte prestazioniossido di luteziofibre continue. Per questo motivo, il professor Zhu Luyi e altri dell'Università di Shandong hanno utilizzatoluteziocontenenti polimeri organici (PALu) come precursori, combinati con la filatura a secco e i successivi processi di trattamento termico, per superare il collo di bottiglia della preparazione di fibre continue di ossido di lutezio flessibili ad alta resistenza e di diametro sottile e ottenere una preparazione controllabile di fibre continue ad alte prestazioniossido di luteziofibre continue.
Figura 1 Processo di filatura a secco continuaossido di luteziofibre
Questo lavoro si concentra sul danno strutturale delle fibre precursori durante il processo ceramico. Partendo dalla regolazione della forma di decomposizione del precursore, viene proposto un metodo innovativo di pretrattamento del vapore acqueo assistito da pressione. Regolando la temperatura di pretrattamento per rimuovere i ligandi organici sotto forma di molecole, si evita notevolmente il danno alla struttura della fibra durante il processo ceramico, garantendo così la continuità delossido di luteziofibre. Presenta eccellenti proprietà meccaniche. La ricerca ha scoperto che a temperature di pretrattamento più basse, i precursori hanno maggiori probabilità di subire reazioni di idrolisi, causando rughe superficiali sulle fibre, portando a più crepe sulla superficie delle fibre ceramiche e polverizzazione diretta a livello macro; Una temperatura di pretrattamento più elevata farà cristallizzare direttamente il precursoreossido di lutezio, causando una struttura fibrosa irregolare, con conseguente maggiore fragilità della fibra e minore lunghezza; Dopo il pretrattamento a 145 ℃, la struttura della fibra è densa e la superficie è relativamente liscia. Dopo il trattamento termico ad alta temperatura, un continuo macroscopico quasi trasparenteossido di lutezioè stata ottenuta con successo una fibra con un diametro di circa 40 μ M.
Figura 2 Foto ottiche e immagini SEM di fibre precursori preelaborate. Temperatura di pretrattamento: (a, d, g) 135 ℃, (b, e, h) 145 ℃, (c, f, i) 155 ℃
Figura 3 Foto ottica del continuoossido di luteziofibre dopo il trattamento ceramico. Temperatura di pretrattamento: (a) 135 ℃, (b) 145 ℃
Figura 4: (a) spettro XRD, (b) foto al microscopio ottico, (c) stabilità termica e microstruttura del continuoossido di luteziofibre dopo il trattamento ad alta temperatura. Temperatura del trattamento termico: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃
Inoltre, questo lavoro riporta per la prima volta la resistenza alla trazione, il modulo elastico, la flessibilità e la resistenza alla temperatura di sistemi continuiossido di luteziofibre. La resistenza alla trazione del singolo filamento è 345,33-373,23 MPa, il modulo elastico è 27,71-31,55 GPa e il raggio di curvatura finale è 3,5-4,5 mm. Anche dopo il trattamento termico a 1300 ℃ non si è verificata alcuna diminuzione significativa nelle proprietà meccaniche delle fibre, il che dimostra pienamente che la resistenza alla temperatura del tessuto continuoossido di luteziofibre preparate in questo lavoro non è inferiore a 1300 ℃.
Figura 5 Proprietà meccaniche del continuoossido di luteziofibre. (a) curva sforzo-deformazione, (b) resistenza alla trazione, (c) modulo elastico, (df) raggio di curvatura ultimo. Temperatura del trattamento termico: (d) 1100 ℃, (e) 1200 ℃, (f) 1300 ℃
Questo lavoro non solo promuove l'applicazione e lo sviluppo diossido di lutezioin materiali strutturali ad alta temperatura, laser ad alta energia e altri campi, ma fornisce anche nuove idee per la preparazione di fibre continue di ossido ad alte prestazioni
Orario di pubblicazione: 09-nov-2023