Óxido de lutécioé um material refratário promissor devido à sua resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão e baixa energia de fônons. Além disso, devido à sua natureza homogênea, sem transição de fase abaixo do ponto de fusão e alta tolerância estrutural, desempenha um papel importante em materiais catalíticos, materiais magnéticos, vidro óptico, laser, eletrônica, luminescência, supercondutividade e radiação de alta energia. detecção. Comparado com formas materiais tradicionais,óxido de lutécioos materiais de fibra apresentam vantagens como flexibilidade ultra-forte, maior limite de dano ao laser e maior largura de banda de transmissão. Eles têm amplas perspectivas de aplicação nas áreas de lasers de alta energia e materiais estruturais de alta temperatura. No entanto, o diâmetro de longosóxido de lutéciofibras obtidas por métodos tradicionais são frequentemente maiores (>75 μm) A flexibilidade é relativamente baixa e não houve relatos de alto desempenhoóxido de lutéciofibras contínuas. Por esta razão, o professor Zhu Luyi e outros da Universidade de Shandong usaramlutéciocontendo polímeros orgânicos (PALu) como precursores, combinados com fiação a seco e subsequentes processos de tratamento térmico, para romper o gargalo da preparação de fibras contínuas de óxido de lutécio flexíveis de alta resistência e diâmetro fino e obter preparação controlável de alto desempenhoóxido de lutéciofibras contínuas.
Figura 1 Processo de fiação a seco de contínuoóxido de lutéciofibras
Este trabalho enfoca o dano estrutural de fibras precursoras durante o processo cerâmico. A partir da regulação da forma de decomposição do precursor, é proposto um método inovador de pré-tratamento de vapor de água assistido por pressão. Ao ajustar a temperatura de pré-tratamento para remover ligantes orgânicos na forma de moléculas, evita-se grandemente o dano à estrutura da fibra durante o processo cerâmico, garantindo assim a continuidade doóxido de lutéciofibras. Apresentando excelentes propriedades mecânicas. A pesquisa descobriu que em temperaturas mais baixas de pré-tratamento, os precursores têm maior probabilidade de sofrer reações de hidrólise, causando rugas superficiais nas fibras, levando a mais rachaduras na superfície das fibras cerâmicas e pulverização direta no nível macro; Uma temperatura de pré-tratamento mais elevada fará com que o precursor cristalize diretamente emóxido de lutécio, causando estrutura irregular da fibra, resultando em maior fragilidade da fibra e menor comprimento; Após o pré-tratamento a 145 ℃, a estrutura da fibra é densa e a superfície é relativamente lisa. Após o tratamento térmico de alta temperatura, um contínuo macroscópico quase transparenteóxido de lutéciofibra com diâmetro de cerca de 40 μM foi obtida com sucesso.
Figura 2 Fotos ópticas e imagens SEM de fibras precursoras pré-processadas. Temperatura de pré-tratamento: (a, d, g) 135 ℃, (b, e, h) 145 ℃, (c, f, i) 155 ℃
Figura 3 Foto óptica de contínuaóxido de lutéciofibras após tratamento cerâmico. Temperatura de pré-tratamento: (a) 135 ℃, (b) 145 ℃
Figura 4: (a) espectro de XRD, (b) fotos de microscópio óptico, (c) estabilidade térmica e microestrutura de contínuoóxido de lutéciofibras após tratamento em alta temperatura. Temperatura de tratamento térmico: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃
Além disso, este trabalho relata pela primeira vez a resistência à tração, módulo de elasticidade, flexibilidade e resistência à temperatura de materiais contínuos.óxido de lutéciofibras. A resistência à tração do filamento único é 345,33-373,23 MPa, o módulo de elasticidade é 27,71-31,55 GPa e o raio de curvatura final é 3,5-4,5 mm. Mesmo após o tratamento térmico a 1300 ℃, não houve diminuição significativa nas propriedades mecânicas das fibras, o que prova plenamente que a resistência à temperatura do contínuoóxido de lutéciofibras preparadas neste trabalho não é inferior a 1300 ℃.
Figura 5 Propriedades mecânicas do contínuoóxido de lutéciofibras. (a) Curva tensão-deformação, (b) resistência à tração, (c) módulo de elasticidade, (df) raio de curvatura último. Temperatura de tratamento térmico: (d) 1100 ℃, (e) 1200 ℃, (f) 1300 ℃
Este trabalho não só promove a aplicação e desenvolvimento deóxido de lutécioem materiais estruturais de alta temperatura, lasers de alta energia e outros campos, mas também fornece novas ideias para a preparação de fibras contínuas de óxido de alto desempenho
Horário da postagem: 09 de novembro de 2023