Lutetiumoxidär ett lovande eldfast material på grund av dess höga temperaturbeständighet, korrosionsbeständighet och låga fononenergi. Dessutom, på grund av dess homogena natur, ingen fasövergång under smältpunkten och hög strukturell tolerans, spelar den en viktig roll i katalytiska material, magnetiska material, optiskt glas, laser, elektronik, luminescens, supraledning och högenergistrålning upptäckt. Jämfört med traditionella materialformer,lutetiumoxidfibermaterial uppvisar fördelar som ultrastark flexibilitet, högre laserskadtröskel och bredare överföringsbandbredd. De har breda tillämpningsmöjligheter inom områdena högenergilasrar och högtemperaturkonstruktionsmaterial. Men diametern på långlutetiumoxidfibrer som erhållits med traditionella metoder är ofta större (>75 μm) Flexibiliteten är relativt dålig och det har inte förekommit några rapporter om högpresterandelutetiumoxidkontinuerliga fibrer. Av denna anledning använde professor Zhu Luyi och andra från Shandong Universitylutetiuminnehållande organiska polymerer (PALu) som prekursorer, kombinerat med torrspinning och efterföljande värmebehandlingsprocesser, för att bryta igenom flaskhalsen för att framställa flexibla lutetiumoxidkontinuerliga fibrer med hög hållfasthet och fin diameter, och uppnå kontrollerbar framställning av högpresterandelutetiumoxidkontinuerliga fibrer.
Figur 1 Torrspinningsprocess av kontinuerliglutetiumoxidfibrer
Detta arbete fokuserar på den strukturella skadan av prekursorfibrer under den keramiska processen. Med utgångspunkt från regleringen av prekursornedbrytningsformen föreslås en innovativ metod för tryckassisterad förbehandling av vattenånga. Genom att justera förbehandlingstemperaturen för att avlägsna organiska ligander i form av molekyler undviks skadorna på fiberstrukturen under den keramiska processen i hög grad, vilket säkerställer kontinuiteten ilutetiumoxidfibrer. Uppvisar utmärkta mekaniska egenskaper. Forskning har funnit att vid lägre förbehandlingstemperaturer är det mer sannolikt att prekursorer genomgår hydrolysreaktioner, vilket orsakar ytrynkor på fibrerna, vilket leder till fler sprickor på ytan av keramiska fibrer och direkt pulverisering på makronivå; En högre förbehandlingstemperatur kommer att få prekursorn att kristallisera direkt in ilutetiumoxid, vilket orsakar ojämn fiberstruktur, vilket resulterar i större fibersprödhet och kortare längd; Efter förbehandling vid 145 ℃ är fiberstrukturen tät och ytan relativt slät. Efter hög temperatur värmebehandling, en makroskopisk nästan transparent kontinuerliglutetiumoxidfiber med en diameter på cirka 40 erhölls framgångsrikt μM.
Figur 2 Optiska foton och SEM-bilder av förbearbetade prekursorfibrer. Förbehandlingstemperatur: (a, d, g) 135 ℃, (b, e, h) 145 ℃, (c, f, i) 155 ℃
Figur 3 Optiskt foto av kontinuerliglutetiumoxidfibrer efter keramisk behandling. Förbehandlingstemperatur: (a) 135 ℃, (b) 145 ℃
Figur 4: (a) XRD-spektrum, (b) optiska mikroskopfoton, (c) termisk stabilitet och mikrostruktur av kontinuerligalutetiumoxidfibrer efter högtemperaturbehandling. Värmebehandlingstemperatur: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃
Dessutom rapporterar detta arbete för första gången draghållfasthet, elasticitetsmodul, flexibilitet och temperaturbeständighet hos kontinuerligalutetiumoxidfibrer. Den enkla trådens draghållfasthet är 345,33-373,23 MPa, elasticitetsmodulen är 27,71-31,55 GPa och den slutliga krökningsradien är 3,5-4,5 mm. Även efter värmebehandling vid 1300 ℃ fanns det ingen signifikant minskning av fibrernas mekaniska egenskaper, vilket helt bevisar att temperaturbeständigheten hos den kontinuerligalutetiumoxidfibrer som framställs i detta arbete är inte mindre än 1300 ℃.
Figur 5 Mekaniska egenskaper för kontinuerliglutetiumoxidfibrer. (a) Spännings-töjningskurva, (b) draghållfasthet, (c) elasticitetsmodul, (df) krökningsradie. Värmebehandlingstemperatur: (d) 1100 ℃, (e) 1200 ℃, (f) 1300 ℃
Detta arbete främjar inte bara tillämpningen och utvecklingen avlutetiumoxidinom högtemperaturkonstruktionsmaterial, högenergilasrar och andra områden, men ger också nya idéer för framställning av högpresterande oxidkontinuerliga fibrer
Posttid: 2023-nov-09