Oxyde de lutétiumest un matériau réfractaire prometteur en raison de sa résistance aux températures élevées, à la corrosion et à sa faible énergie de phonons.De plus, en raison de sa nature homogène, de son absence de transition de phase en dessous du point de fusion et de sa 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 supraconductivité et le rayonnement à haute énergie. détection.Par rapport aux formes matérielles traditionnelles,oxyde de lutétiumles matériaux fibreux présentent des avantages tels qu'une flexibilité ultra-forte, un seuil de dommage laser plus élevé et une bande passante de transmission plus large.Ils ont de larges perspectives d’application dans les domaines des lasers à haute énergie et des matériaux structurels à haute température.Cependant, le diamètre des longuesoxyde de lutétiumles fibres obtenues par les méthodes traditionnelles sont souvent plus grandes (>75 μm) La flexibilité est relativement faible et aucun rapport de haute performance n'a été rapportéoxyde de lutétiumfibres continues.Pour cette raison, le professeur Zhu Luyi et d'autres de l'Université du Shandong ont utilisélutétiumcontenant des polymères organiques (PALu) comme précurseurs, combinés à des processus de filage à sec et de traitement thermique ultérieurs, pour briser le goulot d'étranglement de la préparation de fibres continues flexibles d'oxyde de lutétium de haute résistance et de diamètre fin, et obtenir une préparation contrôlable de hautes performancesoxyde de lutétiumfibres continues.
Figure 1 Processus de filage à sec en continuoxyde de lutétiumfibres
Ce travail se concentre sur les dommages structurels des fibres précurseurs lors du procédé céramique.Partant de la régulation de la forme de décomposition des précurseurs, une méthode innovante de prétraitement à la vapeur d'eau assistée par 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 céramique sont grandement évités, assurant ainsi la continuité deoxyde de lutétiumfibres.Présentant d’excellentes propriétés mécaniques.Des recherches ont montré qu'à des températures de prétraitement plus basses, les précurseurs sont plus susceptibles de subir des réactions d'hydrolyse, provoquant des rides superficielles sur les fibres, conduisant à davantage de fissures à la surface des fibres céramiques et à une pulvérisation directe au niveau macro ;Une température de prétraitement plus élevée fera cristalliser le précurseur directement dansoxyde de lutétium, provoquant une structure inégale des fibres, entraînant une plus grande fragilité des fibres et une longueur plus courte ;Après prétraitement à 145 ℃, la structure fibreuse est dense et la surface est relativement lisse.Après traitement thermique à haute température, un continu macroscopique presque transparentoxyde de lutétiumune fibre d'un diamètre d'environ 40 a été obtenue avec succès μ M.
Figure 2 Photos optiques et images SEM de 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 céramique.Température de prétraitement : (a) 135 ℃, (b) 145 ℃
Figure 4 : (a) spectre XRD, (b) photos au microscope optique, (c) stabilité thermique et microstructure du continuoxyde de lutétiumFibres après traitement à haute température.Température de traitement thermique : (d, g) 1 100 ℃, (e, h) 1 200 ℃, (f, i) 1 300 ℃
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 des matériaux continus.oxyde de lutétiumfibres.La résistance à la traction d'un seul filament est de 345,33 à 373,23 MPa, le module d'élasticité est de 27,71 à 31,55 GPa et le rayon de courbure ultime est de 3,5 à 4,5 mm.Même après 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 du continuoxyde de lutétiumfibres.(a) Courbe contrainte-déformation, (b) résistance à la traction, (c) module élastique, (df) rayon de courbure ultime.Température de traitement thermique : (d) 1 100 ℃, (e) 1 200 ℃, (f) 1 300 ℃
Ce travail favorise non seulement l'application et le développement deoxyde de lutétiumdans les matériaux structurels à haute température, les lasers à haute énergie et d'autres domaines, mais fournit également de nouvelles idées pour la préparation de fibres continues d'oxydes hautes performances
Heure de publication : 09 novembre 2023