تحضير ألياف مستمرة مرنة عالية القوة من أكسيد اللوتيتيوم على أساس الغزل الجاف

أكسيد اللوتيتيومهي مادة حرارية واعدة بسبب مقاومتها لدرجات الحرارة العالية، ومقاومتها للتآكل، وانخفاض طاقة الفونون.بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لطبيعتها المتجانسة، وعدم وجود انتقال طوري تحت نقطة الانصهار، والتسامح الهيكلي العالي، فإنها تلعب دورًا مهمًا في المواد الحفزية، والمواد المغناطيسية، والزجاج البصري، والليزر، والإلكترونيات، والتلألؤ، والموصلية الفائقة، والإشعاع عالي الطاقة. كشف.بالمقارنة مع أشكال المواد التقليدية،أكسيد اللوتيتيومتتميز مواد الألياف بمزايا مثل المرونة الفائقة، وعتبة أعلى لتلف الليزر، وعرض نطاق نقل أوسع.لديهم آفاق تطبيق واسعة في مجالات الليزر عالي الطاقة والمواد الإنشائية ذات درجة الحرارة العالية.ومع ذلك، فإن قطرها طويلأكسيد اللوتيتيومغالبًا ما تكون الألياف التي يتم الحصول عليها بالطرق التقليدية أكبر (> 75 ميكرومتر). المرونة ضعيفة نسبيًا، ولم تكن هناك تقارير عن الأداء العاليأكسيد اللوتيتيومألياف مستمرة.ولهذا السبب، استخدم البروفيسور تشو لوي وآخرون من جامعة شاندونغاللوتيتيومتحتوي على بوليمرات عضوية (PALu) كسلائف، جنبًا إلى جنب مع الغزل الجاف وعمليات المعالجة الحرارية اللاحقة، لاختراق عنق الزجاجة في تحضير ألياف مستمرة من أكسيد اللوتيتيوم المرنة عالية القوة وقطرها الدقيق، وتحقيق تحضير يمكن التحكم فيه عالي الأداء.أكسيد اللوتيتيومألياف مستمرة.

الشكل 1: عملية الغزل الجاف المستمرأكسيد اللوتيتيومألياف

يركز هذا العمل على الأضرار الهيكلية للألياف الأولية أثناء عملية السيراميك.بدءاً من تنظيم شكل تحلل السلائف، تم اقتراح طريقة مبتكرة للمعالجة المسبقة لبخار الماء بمساعدة الضغط.من خلال ضبط درجة حرارة المعالجة المسبقة لإزالة الروابط العضوية على شكل جزيئات، يتم تجنب الضرر الذي يلحق ببنية الألياف أثناء عملية السيراميك بشكل كبير، وبالتالي ضمان استمراريةأكسيد اللوتيتيومألياف.عرض خصائص ميكانيكية ممتازة.وقد وجدت الأبحاث أنه في درجات حرارة ما قبل المعالجة المنخفضة، من المرجح أن تخضع السلائف لتفاعلات التحلل المائي، مما يسبب التجاعيد السطحية على الألياف، مما يؤدي إلى المزيد من الشقوق على سطح ألياف السيراميك والسحق المباشر على المستوى الكلي؛ستتسبب درجة الحرارة المرتفعة قبل المعالجة في تبلور المادة الأولية مباشرةأكسيد اللوتيتيوم، مما يسبب بنية ألياف غير متساوية، مما يؤدي إلى زيادة هشاشة الألياف وطول أقصر؛بعد المعالجة المسبقة عند 145 درجة مئوية، يكون هيكل الألياف كثيفًا والسطح أملس نسبيًا.بعد المعالجة الحرارية ذات درجة الحرارة العالية، العيانية شبه شفافة مستمرةأكسيد اللوتيتيومتم الحصول على ألياف يبلغ قطرها حوالي 40 بنجاح μ M.

الشكل 2: الصور الضوئية وصور SEM للألياف السليفة المعالجة مسبقًا.درجة حرارة المعالجة المسبقة: (أ، د، ز) 135 درجة مئوية، (ب، ه، ح) 145 درجة مئوية، (ج، و، ط) 155 درجة مئوية

الشكل 3: صورة بصرية مستمرةأكسيد اللوتيتيومالألياف بعد معالجة السيراميك.درجة حرارة المعالجة: (أ) 135 درجة مئوية، (ب) 145 درجة مئوية

الشكل 4: (أ) طيف XRD، (ب) صور المجهر الضوئي، (ج) الاستقرار الحراري والبنية المجهرية المستمرةأكسيد اللوتيتيومالألياف بعد العلاج بدرجة حرارة عالية.درجة حرارة المعالجة الحرارية: (د، ز) 1100 درجة مئوية، (ه، ح) 1200 درجة مئوية، (و، ط) 1300 درجة مئوية

بالإضافة إلى ذلك، يقدم هذا العمل لأول مرة تقريرًا عن قوة الشد، ومعامل المرونة، والمرونة، ومقاومة درجات الحرارة للصلب المستمر.أكسيد اللوتيتيومألياف.قوة الشد للخيط الواحد هي 345.33-373.23 ميجا باسكال، ومعامل المرونة هو 27.71-31.55 جيجا باسكال، ونصف قطر الانحناء النهائي هو 3.5-4.5 ملم.حتى بعد المعالجة الحرارية عند 1300 درجة مئوية، لم يكن هناك انخفاض كبير في الخواص الميكانيكية للألياف، مما يثبت تمامًا أن مقاومة درجات الحرارة للألياف المستمرةأكسيد اللوتيتيومالالياف المحضرة في هذا العمل لا تقل درجة حرارتها عن 1300 درجة مئوية.

الشكل 5: الخواص الميكانيكية للمستمرأكسيد اللوتيتيومألياف.(أ) منحنى الإجهاد والانفعال، (ب) قوة الشد، (ج) معامل المرونة، (df) نصف قطر الانحناء النهائي.درجة حرارة المعالجة الحرارية: (د) 1100 درجة مئوية، (هـ) 1200 درجة مئوية، (و) 1300 درجة مئوية

هذا العمل لا يعزز فقط تطبيق وتطويرأكسيد اللوتيتيومفي المواد الإنشائية ذات درجة الحرارة العالية، والليزر عالي الطاقة، وغيرها من المجالات، ولكنه يوفر أيضًا أفكارًا جديدة لإعداد ألياف مستمرة من الأكسيد عالية الأداء.