Аксід лютэцыяз'яўляецца перспектыўным вогнетрывалым матэрыялам дзякуючы высокай тэрмаўстойлівасці, устойлівасці да карозіі і нізкай энергіі фанонаў.Акрамя таго, дзякуючы сваёй гамагеннай прыродзе, адсутнасці фазавых пераходаў ніжэй за тэмпературу плаўлення і высокай структурнай талерантнасці, ён гуляе важную ролю ў каталітычных матэрыялах, магнітных матэрыялах, аптычным шкле, лазеры, электроніцы, люмінесцэнцыі, звышправоднасці і выпраменьванні высокай энергіі выяўленне.У параўнанні з традыцыйнымі матэрыяльнымі формамі,аксід лютэцыявалаконныя матэрыялы дэманструюць такія перавагі, як звышмоцная гнуткасць, больш высокі парог лазернага пашкоджання і больш шырокая паласа перадачы.Яны маюць шырокія перспектывы прымянення ў галіне высокаэнергетычных лазераў і высокатэмпературных канструкцыйных матэрыялаў.Аднак дыяметр даўжаксід лютэцыявалакна, атрыманыя традыцыйнымі метадамі, часта большыя (>75 мкм) Гнуткасць адносна нізкая, і не было паведамленняў аб высокай прадукцыйнасціаксід лютэцыябесперапынныя валокны.Па гэтай прычыне прафесар Чжу Луі і іншыя з Шаньдунскага універсітэта выкарыстоўвалілютэцыяякія змяшчаюць арганічныя палімеры (PALu) у якасці папярэднікаў, у спалучэнні з сухім прадзеннем і наступнымі працэсамі тэрмічнай апрацоўкі, каб прарвацца праз вузкае месца падрыхтоўкі высокатрывалых і тонкага дыяметра гнуткіх бесперапынных валокнаў з аксіду лютэцыя і дасягнуць кантраляванай падрыхтоўкі высокапрадукцыйныхаксід лютэцыябесперапынныя валокны.
Малюнак 1 Працэс сухога прадзення бесперапынныаксід лютэцыявалакна
Гэтая праца сканцэнтравана на структурных пашкоджаннях валокнаў-папярэднікаў падчас керамічнага працэсу.Зыходзячы з рэгулявання формы распаду прэкурсора, прапануецца інавацыйны метад папярэдняй апрацоўкі вадзяной парай пад ціскам.Рэгулюючы тэмпературу папярэдняй апрацоўкі для выдалення арганічных лігандаў у выглядзе малекул, можна ў значнай ступені пазбегнуць пашкоджання структуры валакна падчас керамічнага працэсу, забяспечваючы тым самым бесперапыннасцьаксід лютэцыявалакна.Праяўляе выдатныя механічныя ўласцівасці.Даследаванне паказала, што пры больш нізкіх тэмпературах папярэдняй апрацоўкі папярэднікі часцей падвяргаюцца рэакцыям гідролізу, выклікаючы паверхневыя маршчыны на валокнах, што прыводзіць да большай колькасці расколін на паверхні керамічных валокнаў і прамога распылення на макраўзроўні;Больш высокая тэмпература папярэдняй апрацоўкі прывядзе да непасрэднай крышталізацыі папярэднікааксід лютэцыя, выклікаючы нераўнамерную структуру валакна, што прыводзіць да большай далікатнасці і меншай даўжыні валакна;Пасля папярэдняй апрацоўкі пры 145 ℃ структура валакна шчыльная, а паверхня адносна гладкая.Пасля высокатэмпературнай тэрмічнай апрацоўкі макраскапічны амаль празрысты бесперапынныаксід лютэцыявалакно дыяметрам каля 40 мкМ было паспяхова атрымана.
Малюнак 2. Аптычныя фотаздымкі і выявы SEM папярэдне апрацаваных валокнаў-папярэднікаў.Тэмпература папярэдняй апрацоўкі: (a, d, g) 135 ℃, (b, e, h) 145 ℃, (c, f, i) 155 ℃
Малюнак 3. Аптычнае фота бесперапыннага фотааксід лютэцыявалакна пасля апрацоўкі керамікай.Тэмпература папярэдняй апрацоўкі: (а) 135 ℃, (б) 145 ℃
Малюнак 4: (a) XRD-спектр, (b) фатаграфіі з аптычнага мікраскопа, (c) тэрмічная стабільнасць і мікраструктура бесперапыннага матэрыялуаксід лютэцыявалакна пасля высокатэмпературнай апрацоўкі.Тэмпература тэрмічнай апрацоўкі: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃
Акрамя таго, у гэтай працы ўпершыню паведамляецца пра трываласць на расцяжэнне, модуль пругкасці, гнуткасць і тэрмаўстойлівасць бесперапыннагааксід лютэцыявалакна.Трываласць адзінкавай ніткі на разрыў складае 345,33-373,23 МПа, модуль пругкасці - 27,71-31,55 ГПа, гранічны радыус крывізны - 3,5-4,5 мм.Нават пасля тэрмічнай апрацоўкі пры тэмпературы 1300 ℃ не адбылося істотнага зніжэння механічных уласцівасцей валокнаў, што цалкам сведчыць аб тэмпературнай устойлівасці бесперапыннага матэрыялу.аксід лютэцыявалокнаў, падрыхтаваных у гэтай працы, не менш за 1300 ℃.
Малюнак 5 Механічныя ўласцівасці бесперапыннагааксід лютэцыявалакна.(а) крывая напружання-дэфармацыі, (б) трываласць на разрыў, (с) модуль пругкасці, (df) канчатковы радыус крывізны.Тэмпература тэрмічнай апрацоўкі: (d) 1100 ℃, (e) 1200 ℃, (f) 1300 ℃
Гэтая праца не толькі спрыяе прымяненню і развіццюаксід лютэцыяу галіне высокатэмпературных канструкцыйных матэрыялаў, высокаэнергетычных лазераў і іншых галінах, а таксама дае новыя ідэі для падрыхтоўкі высокаэфектыўных аксідных бесперапынных валокнаў
Час публікацыі: 9 лістапада 2023 г