Óxido de lutetioes un material refractario prometedor debido a su alta resistencia a la temperatura, resistencia a la corrosión y baja energía de fonones. Además, debido a su naturaleza homogénea, sin transición de fase por debajo del punto de fusión y una alta tolerancia estructural, juega un papel importante en los materiales catalíticos, los materiales magnéticos, el vidrio óptico, el láser, la electrónica, la luminiscencia, la superconductividad y la detección de radiación de alta energía. En comparación con las formas materiales tradicionales,óxido de lutetioLos materiales de fibra exhiben ventajas, como flexibilidad ultra fuerte, un umbral de daño por láser más alto y ancho de banda de transmisión más amplio. Tienen amplias perspectivas de aplicación en los campos de láseres de alta energía y materiales estructurales de alta temperatura. Sin embargo, el diámetro de largoóxido de lutetioLas fibras obtenidas por los métodos tradicionales son a menudo más grandes (> 75 μ m), la flexibilidad es relativamente pobre, y no ha habido informes de alto rendimientoóxido de lutetioFibras continuas. Por esta razón, el profesor Zhu Luyi y otros de la Universidad de Shandong usaronLutetioque contiene polímeros orgánicos (PALU) como precursores, combinados con giración seca y procesos de tratamiento térmico posteriores, para romper el cuello de botella de preparación de fibras continuas de óxido de lutetio de alta resistencia y diámetro fino, y lograr una preparación controlable de alto rendimiento de alto rendimientoóxido de lutetioFibras continuas.
Figura 1 Proceso de giro seco de continuoóxido de lutetiofibras
Este trabajo se centra en el daño estructural de las fibras precursoras durante el proceso de cerámica. A partir de la regulación de la forma de descomposición precursora, se propone un método innovador de pretratamiento de vapor de agua asistido por presión. Al ajustar la temperatura del pretratamiento para eliminar los ligandos orgánicos en forma de moléculas, el daño a la estructura de la fibra durante el proceso de cerámica se evita en gran medida, asegurando la continuidad deóxido de lutetiofibras. Exhibiendo excelentes propiedades mecánicas. La investigación ha encontrado que a temperaturas previas al tratamiento más bajas, los precursores tienen más probabilidades de sufrir reacciones de hidrólisis, causando arrugas superficiales en las fibras, lo que lleva a más grietas en la superficie de las fibras cerámicas y la pulverización directa a nivel macro; Una temperatura previa al tratamiento más alta hará que el precursor se cristalice directamente enóxido de lutetio, causando una estructura de fibra desigual, lo que resulta en una mayor fibra de fibra y una longitud más corta; Después del pretratamiento a 145 ℃, la estructura de la fibra es densa y la superficie es relativamente lisa. Después del tratamiento térmico a alta temperatura, un macroscópico casi transparente continuoóxido de lutetioLa fibra con un diámetro de aproximadamente 40 se obtuvo con éxito μ M.
Figura 2 Fotos ópticas e imágenes SEM de fibras precursoras preprocesadas. Temperatura del pretratamiento: (A, D, G) 135 ℃, (B, E, H) 145 ℃, (C, F, I) 155 ℃
Figura 3 Foto óptica de continuoóxido de lutetioFibras después del tratamiento cerámico. Temperatura del pretratamiento: (a) 135 ℃, (b) 145 ℃
Figura 4: (a) espectro XRD, (b) fotos de microscopio óptico, (c) estabilidad térmica y microestructura de continuoóxido de lutetiofibras después del tratamiento de alta temperatura. Temperatura del tratamiento térmico: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃
Además, este trabajo informa por primera vez la resistencia a la tracción, el módulo elástico, la flexibilidad y la resistencia a la temperatura deóxido de lutetiofibras. La resistencia a la tracción de filamento único es 345.33-373.23 MPa, el módulo elástico es 27.71-31.55 GPa y el radio de curvatura final es de 3.5-4.5 mm. Incluso después del tratamiento térmico a 1300 ℃, no hubo una disminución significativa en las propiedades mecánicas de las fibras, lo que demuestra completamente la resistencia de la temperatura de la continuaóxido de lutetioLas fibras preparadas en este trabajo no son inferiores a 1300 ℃.
Figura 5 Propiedades mecánicas de continuoóxido de lutetiofibras. (a) Curva de tensión-deformación, (b) resistencia a la tracción, (c) módulo elástico, (df) radio de curvatura final. Temperatura del tratamiento térmico: (d) 1100 ℃, (e) 1200 ℃, (f) 1300 ℃
Este trabajo no solo promueve la aplicación y el desarrollo deóxido de lutetioEn materiales estructurales de alta temperatura, láseres de alta energía y otros campos, pero también proporciona nuevas ideas para la preparación de fibras continuas de óxido de alto rendimiento
Tiempo de publicación: Nov-09-2023