تهیه الیاف پیوسته اکسید لوتسیم با مقاومت بالا بر اساس ریسندگی خشک

اکسید لوتسیمبه دلیل مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی و انرژی کم فونون، یک ماده نسوز امیدوارکننده است.علاوه بر این، به دلیل ماهیت همگن، عدم انتقال فاز به زیر نقطه ذوب و تحمل ساختاری بالا، نقش مهمی در مواد کاتالیزوری، مواد مغناطیسی، شیشه های نوری، لیزر، الکترونیک، لومینسانس، ابررسانایی و تشعشعات پرانرژی ایفا می کند. تشخیصدر مقایسه با اشکال مادی سنتی،اکسید لوتتیوممواد فیبر مزایایی مانند انعطاف پذیری فوق العاده قوی، آستانه آسیب لیزری بالاتر و پهنای باند انتقال بیشتر را نشان می دهند.آنها چشم انداز کاربرد گسترده ای در زمینه لیزرهای پرانرژی و مواد ساختاری با دمای بالا دارند.با این حال، قطر طولانی استاکسید لوتتیومالیاف به‌دست‌آمده با روش‌های سنتی اغلب بزرگ‌تر هستند (بیش از 75 میکرومتر) انعطاف‌پذیری نسبتا ضعیف است و هیچ گزارشی از عملکرد بالا گزارش نشده است.اکسید لوتتیومالیاف پیوستهبه همین دلیل، پروفسور ژو لویی و دیگران از دانشگاه شاندونگ استفاده کردندلوتتیومحاوی پلیمرهای آلی (PALu) به عنوان پیش سازها، همراه با ریسندگی خشک و فرآیندهای عملیات حرارتی بعدی، برای شکستن گلوگاه تهیه الیاف پیوسته اکسید لوتتیوم انعطاف پذیر با استحکام بالا و قطر ریز، و دستیابی به آماده سازی قابل کنترل از عملکرد بالا.اکسید لوتتیومالیاف پیوسته

شکل 1 فرآیند ریسندگی خشک پیوستهاکسید لوتتیومالیاف

این کار بر آسیب ساختاری الیاف پیش ساز در طول فرآیند سرامیکی تمرکز دارد.با شروع از تنظیم شکل تجزیه پیش ساز، یک روش نوآورانه برای پیش تصفیه بخار آب به کمک فشار پیشنهاد شده است.با تنظیم دمای پیش تصفیه برای حذف لیگاندهای آلی به شکل مولکول، از آسیب به ساختار الیاف در طول فرآیند سرامیکی تا حد زیادی جلوگیری می شود و در نتیجه تداوم کار تضمین می شود.اکسید لوتتیومالیافنشان دادن خواص مکانیکی عالیتحقیقات نشان داده است که در دماهای قبل از عملیات پایین تر، پیش سازها بیشتر تحت واکنش های هیدرولیز قرار می گیرند که باعث ایجاد چین و چروک های سطحی روی الیاف می شود که منجر به ایجاد ترک های بیشتر در سطح الیاف سرامیکی و پودر شدن مستقیم در سطح ماکرو می شود.دمای پیش تصفیه بالاتر باعث می شود که پیش ماده مستقیماً در داخل متبلور شوداکسید لوتتیومباعث ایجاد ساختار ناهموار الیاف و در نتیجه شکنندگی الیاف بیشتر و طول کوتاه تر می شود.پس از پیش درمان در دمای 145 درجه سانتیگراد، ساختار فیبر متراکم است و سطح نسبتاً صاف است.پس از عملیات حرارتی در دمای بالا، ماکروسکوپی تقریبا شفاف پیوستهاکسید لوتتیومفیبر با قطر حدود 40 با موفقیت μM بدست آمد.

شکل 2 عکس های نوری و تصاویر SEM از فیبرهای پیش ساز پیش پردازش شده.دمای پیش تصفیه: (a, d, g) 135 ℃, (b, e, h) 145 ℃, (c, f, i) 155 ℃

شکل 3 عکس نوری پیوستهاکسید لوتتیومالیاف پس از درمان سرامیکیدمای پیش تصفیه: (الف) 135 ℃، (ب) 145 ℃

شکل 4: (الف) طیف XRD، (ب) عکس های میکروسکوپ نوری، (ج) پایداری حرارتی و ریزساختار پیوستهاکسید لوتتیومالیاف پس از درمان در دمای بالا.دمای عملیات حرارتی: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃

علاوه بر این، این کار برای اولین بار استحکام کششی، مدول الاستیک، انعطاف پذیری و مقاومت دمایی پیوسته را گزارش می کند.اکسید لوتتیومالیافاستحکام کششی تک رشته ای 345.33-373.23 مگاپاسکال، مدول الاستیک 27.71-31.55 GPa، و شعاع انحنای نهایی 3.5-4.5 میلی متر است.حتی پس از عملیات حرارتی در دمای 1300 درجه سانتیگراد، کاهش قابل توجهی در خواص مکانیکی الیاف مشاهده نشد، که به طور کامل ثابت می کند که مقاومت دمایی الیاف پیوستهاکسید لوتتیومالیاف تهیه شده در این کار کمتر از 1300 درجه سانتیگراد نیست.

شکل 5 خواص مکانیکی پیوستهاکسید لوتتیومالیاف(الف) منحنی تنش-کرنش، (ب) استحکام کششی، (ج) مدول الاستیک، (df) شعاع انحنای نهایی.دمای عملیات حرارتی: (d) 1100 ℃، (e) 1200 ℃، (f) 1300 ℃

این کار نه تنها کاربرد و توسعه را ترویج می کنداکسید لوتتیومدر مواد ساختاری با دمای بالا، لیزرهای پرانرژی و سایر زمینه ها، اما همچنین ایده های جدیدی برای تهیه الیاف پیوسته اکسید با کارایی بالا ارائه می دهد.