Óxido de lutecioEs un material refractario prometedor debido a su resistencia a altas temperaturas, 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 a su alta tolerancia estructural, desempeña un papel importante en materiales catalíticos, materiales magnéticos, vidrio óptico, láser, electrónica, luminiscencia, superconductividad y radiación de alta energía. detección.En comparación con las formas materiales tradicionales,óxido de lutecioLos materiales de fibra presentan ventajas como una flexibilidad ultrafuerte, un umbral de daño láser más alto y un ancho de banda de transmisión más amplio.Tienen amplias perspectivas de aplicación en los campos de los láseres de alta energía y los materiales estructurales de alta temperatura.Sin embargo, el diámetro de largoóxido de lutecioLas fibras obtenidas por métodos tradicionales suelen ser más grandes (>75 μ m). La flexibilidad es relativamente pobre y no ha habido informes de alto rendimiento.óxido de luteciofibras continuas.Por esta razón, el profesor Zhu Luyi y otros de la Universidad de Shandong utilizaronlutecioque contienen polímeros orgánicos (PALu) como precursores, combinados con procesos de hilado en seco y tratamiento térmico posterior, para superar el cuello de botella en la preparación de fibras continuas de óxido de lutecio flexibles de alta resistencia y diámetro fino, y lograr una preparación controlable de alto rendimiento.óxido de luteciofibras continuas.
Figura 1 Proceso de hilatura en seco de continuo.óxido de luteciofibras
Este trabajo se centra en el daño estructural de las fibras precursoras durante el proceso cerámico.A partir de la regulación de la forma de descomposición de los precursores, se propone un método innovador de pretratamiento con vapor de agua asistido por presión.Al ajustar la temperatura de pretratamiento para eliminar ligandos orgánicos en forma de moléculas, se evita en gran medida el daño a la estructura de la fibra durante el proceso cerámico, asegurando así la continuidad delóxido de luteciofibras.Presenta excelentes propiedades mecánicas.Las investigaciones han descubierto que a temperaturas de pretratamiento más bajas, es más probable que los precursores sufran reacciones de hidrólisis, lo que provoca arrugas superficiales en las fibras, lo que provoca más grietas en la superficie de las fibras cerámicas y pulverización directa a nivel macro;Una temperatura de pretratamiento más alta hará que el precursor cristalice directamente enóxido de lutecio, provocando una estructura de fibra desigual, lo que resulta en una mayor fragilidad de la fibra y una longitud más corta;Después del pretratamiento a 145 ℃, la estructura de la fibra es densa y la superficie relativamente lisa.Después del tratamiento térmico a alta temperatura, se forma una masa continua macroscópica casi transparente.óxido de lutecioSe obtuvo con éxito una fibra con un diámetro de aproximadamente 40 μ M.
Figura 2 Fotografías ópticas e imágenes SEM de fibras precursoras preprocesadas.Temperatura de pretratamiento: (a, d, g) 135 ℃, (b, e, h) 145 ℃, (c, f, i) 155 ℃
Figura 3 Foto óptica de continuo.óxido de lutecioFibras después del tratamiento cerámico.Temperatura de pretratamiento: (a) 135 ℃, (b) 145 ℃
Figura 4: (a) espectro XRD, (b) fotografías de microscopio óptico, (c) estabilidad térmica y microestructura de continuoóxido de lutecioFibras después del tratamiento a alta temperatura.Temperatura del tratamiento térmico: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃
Además, este trabajo reporta por primera vez la resistencia a la tracción, el módulo elástico, la flexibilidad y la resistencia a la temperatura de materiales continuos.óxido de luteciofibras.La resistencia a la tracción del filamento único es de 345,33 a 373,23 MPa, el módulo de elasticidad es de 27,71 a 31,55 GPa y el radio de curvatura último es de 3,5 a 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 plenamente que la resistencia a la temperatura de la fibra continuaóxido de lutecioLas fibras preparadas en este trabajo no deben ser inferiores a 1300 ℃.
Figura 5 Propiedades mecánicas del continuo.óxido de luteciofibras.(a) Curva tensión-deformación, (b) resistencia a la tracción, (c) módulo elástico, (df) radio de curvatura último.Temperatura del tratamiento térmico: (d) 1100 ℃, (e) 1200 ℃, (f) 1300 ℃
Este trabajo no sólo promueve la aplicación y desarrollo deóxido de lutecioen 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.
Hora de publicación: 09-nov-2023