Oxyde de lutétiumest un matériau réfractaire prometteur en raison de sa résistance à haute température, de sa résistance à la corrosion et de sa faible énergie phonon. De plus, en raison de sa nature homogène, aucune transition de phase sous le point de fusion et une tolérance structurelle élevée, il joue un rôle important dans les matériaux catalytiques, les matériaux magnétiques, le verre optique, le laser, l'électronique, la luminescence, la suprconductivité et la détection de rayonnement haute énergie. Par rapport aux formes de matériaux traditionnelles,oxyde de lutétiumLes matériaux de fibres présentent des avantages tels que la flexibilité ultra-forte, le seuil de dommages au laser plus élevé et la bande passante de transmission plus large. Ils ont de larges perspectives d'application dans les champs des lasers à haute énergie et des matériaux structurels à haute température. Cependant, le diamètre de longoxyde de lutétiumLes fibres obtenues par les méthodes traditionnelles sont souvent plus grandes (> 75 μm) La flexibilité est relativement médiocre et il n'y a eu aucun rapport de haute performanceoxyde de lutétiumfibres continues. Pour cette raison, le professeur Zhu Luyi et d'autres personnes de l'Université de Shandong ont utilisélutétiumcontenant des polymères organiques (PAU) sous forme de précurseurs, combinés avec des processus de filature sec et de traitement thermique ultérieur, pour percer le goulot d'étranglement de la préparation des fibres continues à oxyde de lutétium flexible à haute résistance et à haute forme et à haute performanceoxyde de lutétiumfibres continues.
Figure 1 Processus de filage sec de continuoxyde de lutétiumfibres
Ce travail se concentre sur les dommages structurels des fibres précurseurs pendant le processus de céramique. À partir de la régulation de la forme de décomposition des précurseurs, une méthode innovante de prétraitement de la vapeur d'eau assistée par la pression est proposée. En ajustant la température de prétraitement pour éliminer les ligands organiques sous forme de molécules, les dommages à la structure des fibres pendant le processus de céramique sont grandement évités, assurant ainsi la continuité de la continuité deoxyde de lutétiumfibres. Présentant d'excellentes propriétés mécaniques. La recherche a révélé qu'à des températures de prétraitement plus basses, les précurseurs sont plus susceptibles de subir des réactions d'hydrolyse, provoquant des rides de surface sur les fibres, conduisant à plus de fissures à la surface des fibres céramiques et de la pulvérisation directe au niveau macro; Une température de prétraitement plus élevée entraînera une cristallisation directement du précurseur dansoxyde de lutétium, provoquant une structure de fibres inégales, entraînant une plus grande fragilité de fibres et une longueur plus courte; Après le prétraitement à 145 ℃, la structure des fibres est dense et la surface est relativement lisse. Après un traitement thermique à haute température, un continu macroscopique presque transparentoxyde de lutétiumUne fibre de diamètre d'environ 40 a été obtenue avec succès μ M.
Figure 2 Photos optiques et images SEM des fibres précurseurs prétraitées. Température de prétraitement: (a, d, g) 135 ℃, (b, e, h) 145 ℃, (c, f, i) 155 ℃
Figure 3 Photo optique de continuoxyde de lutétiumFibres après traitement en céramique. Température de prétraitement: (a) 135 ℃, (b) 145 ℃
Figure 4: (a) Spectre XRD, (b) Photos de microscope optique, (c) Stabilité thermique et microstructureoxyde de lutétiumFibres après traitement à haute température. Température du traitement thermique: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃
De plus, ce travail rapporte pour la première fois la résistance à la traction, le module élastique, la flexibilité et la résistance à la température deoxyde de lutétiumfibres. La résistance à la traction du filament unique est de 345,33-373,23 MPa, le module élastique est de 27,71-31,55 GPa et le rayon de courbure ultime est de 3,5 à 4,5 mm. Même après un traitement thermique à 1300 ℃, il n'y a pas eu de diminution significative des propriétés mécaniques des fibres, ce qui prouve pleinement que la résistance à la température du continuoxyde de lutétiumLes fibres préparées dans ce travail ne sont pas inférieures à 1300 ℃.
Figure 5 Propriétés mécaniques de continuoxyde de lutétiumfibres. (a) Courbe de contrainte-déformation, (b) résistance à la traction, (c) module élastique, (df) rayon de courbure ultime. Température du traitement thermique: (d) 1100 ℃, (e) 1200 ℃, (f) 1300 ℃
Ce travail promeut non seulement l'application et le développement deoxyde de lutétiumDans les matériaux structurels à haute température, les lasers à haute énergie et d'autres champs, mais fournit également de nouvelles idées pour la préparation de fibres continues d'oxyde de haute performance
Heure du poste: nov-09-2023