Lutetiumoksider et lovende ildfast materiale på grunn av sin høye temperaturmotstand, korrosjonsmotstand og lave fononenergi. I tillegg, på grunn av sin homogene natur, ingen faseovergang under smeltepunktet og høy strukturell toleranse, spiller den en viktig rolle i katalytiske materialer, magnetiske materialer, optisk glass, laser, elektronikk, luminescens, superledning og høyenergistråling oppdagelse. Sammenlignet med tradisjonelle materialformer,lutetiumoksidfibermaterialer viser fordeler som ultrasterk fleksibilitet, høyere laserskadeterskel og bredere overføringsbåndbredde. De har brede bruksmuligheter innen høyenergilasere og høytemperaturstrukturmaterialer. Men diameteren på langlutetiumoksidfibre oppnådd ved tradisjonelle metoder er ofte større (>75 μm) Fleksibiliteten er relativt dårlig, og det har ikke vært rapportert om høy ytelselutetiumoksidkontinuerlige fibre. Av denne grunn brukte professor Zhu Luyi og andre fra Shandong Universitylutetiumsom inneholder organiske polymerer (PALu) som forløpere, kombinert med tørrspinning og påfølgende varmebehandlingsprosesser, for å bryte gjennom flaskehalsen med å lage fleksible lutetiumoksid kontinuerlige fibre med høy styrke og fin diameter, og oppnå kontrollerbar fremstilling av høy ytelselutetiumoksidkontinuerlige fibre.
Figur 1 Tørrspinningsprosess med kontinuerliglutetiumoksidfibre
Dette arbeidet fokuserer på den strukturelle skaden til forløperfibre under den keramiske prosessen. Med utgangspunkt i reguleringen av forløperens dekomponeringsform, foreslås en innovativ metode for trykkassistert vanndampforbehandling. Ved å justere forbehandlingstemperaturen for å fjerne organiske ligander i form av molekyler, unngås skaden på fiberstrukturen under den keramiske prosessen i stor grad, og sikrer dermed kontinuiteten ilutetiumoksidfibre. Utviser utmerkede mekaniske egenskaper. Forskning har funnet at ved lavere forbehandlingstemperaturer er det mer sannsynlig at forløpere gjennomgår hydrolysereaksjoner, noe som forårsaker overflaterynker på fibrene, noe som fører til flere sprekker på overflaten av keramiske fibre og direkte pulverisering på makronivå; En høyere forbehandlingstemperatur vil føre til at forløperen krystalliserer direkte inn ilutetiumoksid, forårsaker ujevn fiberstruktur, noe som resulterer i større fibersprøhet og kortere lengde; Etter forbehandling ved 145 ℃ er fiberstrukturen tett og overflaten relativt glatt. Etter høy temperatur varmebehandling, en makroskopisk nesten gjennomsiktig kontinuerliglutetiumoksidfiber med en diameter på ca. 40 ble oppnådd μM.
Figur 2 Optiske bilder og SEM-bilder av forhåndsbehandlede forløperfibre. Forbehandlingstemperatur: (a, d, g) 135 ℃, (b, e, h) 145 ℃, (c, f, i) 155 ℃
Figur 3 Optisk foto av kontinuerliglutetiumoksidfibre etter keramisk behandling. Forbehandlingstemperatur: (a) 135 ℃, (b) 145 ℃
Figur 4: (a) XRD-spektrum, (b) optiske mikroskopbilder, (c) termisk stabilitet og mikrostruktur av kontinuerliglutetiumoksidfibre etter høytemperaturbehandling. Varmebehandlingstemperatur: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃
I tillegg rapporterer dette arbeidet for første gang strekkstyrken, elastisitetsmodulen, fleksibiliteten og temperaturmotstanden til kontinuerliglutetiumoksidfibre. Strekkstyrken for enkeltfilamenter er 345,33-373,23 MPa, elastisitetsmodulen er 27,71-31,55 GPa, og den ultimate krumningsradius er 3,5-4,5 mm. Selv etter varmebehandling ved 1300 ℃ var det ingen signifikant reduksjon i de mekaniske egenskapene til fibrene, noe som fullt ut beviser at temperaturmotstanden til den kontinuerligelutetiumoksidfibre tilberedt i dette arbeidet er ikke mindre enn 1300 ℃.
Figur 5 Mekaniske egenskaper for kontinuerliglutetiumoksidfibre. (a) Spennings-tøyningskurve, (b) strekkfasthet, (c) elastisitetsmodul, (df) bruddkurvaturradius. Varmebehandlingstemperatur: (d) 1100 ℃, (e) 1200 ℃, (f) 1300 ℃
Dette arbeidet fremmer ikke bare anvendelse og utvikling avlutetiumoksidinnen høytemperatur strukturelle materialer, høyenergilasere og andre felt, men gir også nye ideer for fremstilling av høyytelses oksid kontinuerlige fibre
Innleggstid: Nov-09-2023