תחמוצת לוטטיוםהוא חומר עקשן מבטיח בגלל התנגדות הטמפרטורה הגבוהה שלו, עמידות בפני קורוזיה ואנרגיית פונון נמוכה. בנוסף, בשל אופיו ההומוגני, אין מעבר שלב מתחת לנקודת ההיתוך וסובלנות מבנית גבוהה, הוא ממלא תפקיד חשוב בחומרים קטליטיים, חומרים מגנטיים, זכוכית אופטית, לייזר, אלקטרוניקה, זוהר, מוליכות-על וקרינת אנרגיה גבוהה. לעומת צורות חומר מסורתיות,תחמוצת לוטטיוםחומרי סיבים מראים יתרונות כמו גמישות חזקה במיוחד, סף נזק לייזר גבוה יותר ורוחב פס הולכה רחב יותר. יש להם סיכויי יישום רחבים בתחומי לייזרים בעלי אנרגיה גבוהה וחומרים מבניים בטמפרטורה גבוהה. עם זאת, קוטר הארוךתחמוצת לוטטיוםסיבים המתקבלים בשיטות מסורתיות הם לרוב גדולים יותר (> 75 מיקרומטר) הגמישות גרועה יחסית, ולא היו דיווחים על ביצועים גבוהיםתחמוצת לוטטיוםסיבים רציפים. מסיבה זו השתמשו פרופסור ג'ו לואי ואחרים מאוניברסיטת שנדונגלוטטיוםהמכיל פולימרים אורגניים (פאלו) כמבשרים, בשילוב תהליכי סיבוב יבש וטיפול בחום לאחר מכן, כדי לפרוץ את צוואר הבקבוק של הכנת חוזק גבוה וקוטר עדין גמישים של סיבים רציפים של לוטטיום, ולהשיג הכנה לשליטה של ביצועים גבוהיםתחמוצת לוטטיוםסיבים רציפים.
איור 1 איור 1 תהליך מסתובב יבש של רציףתחמוצת לוטטיוםסיבים
עבודה זו מתמקדת בנזק המבני של סיבי מבשר במהלך תהליך הקרמיקה. החל מהוויסות של צורת הפירוק של מבשר, מוצעת שיטה חדשנית של טיפול באדי מים בסיוע בלחץ. על ידי התאמת טמפרטורת הטיפול לפני הסרת ליגנדים אורגניים בצורה של מולקולות, נמנע מאוד מהפגיעה במבנה הסיבים במהלך תהליך הקרמיקה, ובכך מבטיחה את ההמשכיות שלתחמוצת לוטטיוםסיבים. מציג תכונות מכניות מצוינות. מחקרים מצאו כי בטמפרטורות נמוכות לפני הטיפול, יש סיכוי גבוה יותר כי מבשרים עוברים תגובות הידרוליזה, וגורמות לקמטים על פני השטח על הסיבים, מה שמוביל ליותר סדקים על פני סיבי הקרמיקה והפחתת ישירה ברמת המאקרו; טמפרטורה גבוהה יותר לפני הטיפול תגרום למבשר להתגבש ישירותתחמוצת לוטטיום, הגורם למבנה סיבים לא אחיד, וכתוצאה מכך שבירות סיבים גדולים יותר ואורך קצר יותר; לאחר הטיפול לפני 145 ℃, מבנה הסיבים צפוף והמשטח חלק יחסית. לאחר טיפול בחום בטמפרטורה גבוהה, רצף מקרוסקופי כמעט שקוףתחמוצת לוטטיוםסיבים בקוטר של בערך 40 הושגו בהצלחה μ M.
איור 2 איור 2 תמונות אופטיות ותמונות SEM של סיבי מבשר מעובדים מראש. טמפרטורת טיפול מקדים: (A, D, G) 135 ℃, (B, E, H) 145 ℃, (C, F, I) 155 ℃
איור 3 תמונה אופטית של רציפהתחמוצת לוטטיוםסיבים לאחר טיפול בקרמיקה. טמפרטורת טיפול מקדים: (א) 135 ℃, (ב) 145 ℃
איור 4: (א) ספקטרום XRD, (ב) תמונות מיקרוסקופ אופטיות, (ג) יציבות תרמית ומיקרו -מבנה של רציףתחמוצת לוטטיוםסיבים לאחר טיפול בטמפרטורה גבוהה. טמפרטורת טיפול בחום: (D, G) 1100 ℃, (E, H) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃
בנוסף, עבודה זו מדווחת לראשונה על חוזק המתיחה, המודולוס האלסטי, הגמישות והתנגדות הטמפרטורה של רציפהתחמוצת לוטטיוםסיבים. חוזק המתיחה של נימה יחידה הוא 345.33-373.23 MPa, המודולוס האלסטי הוא 27.71-31.55 GPA, ורדיוס העקמומיות האולטימטיבי הוא 3.5-4.5 מ"מ. גם לאחר טיפול בחום ב- 1300 ℃, לא הייתה ירידה משמעותית בתכונות המכניות של הסיבים, מה שמוכיח באופן מלא כי עמידות הטמפרטורה של הרציףתחמוצת לוטטיוםסיבים שהוכנו בעבודה זו אינם פחות מ- 1300 ℃.
איור 5 איור 5 תכונות מכניות של רציףתחמוצת לוטטיוםסיבים. (א) עקומת מתח מתח, (ב) חוזק מתיחה, (ג) מודולוס אלסטי, (DF) רדיוס עקמומיות אולטימטיבי. טמפרטורת טיפול בחום: (ד) 1100 ℃, (ה) 1200 ℃, (ו) 1300 ℃
עבודה זו לא רק מקדמת את היישום והפיתוח שלתחמוצת לוטטיוםבחומרים מבניים בטמפרטורה גבוהה, לייזרים בעלי אנרגיה גבוהה ושדות אחרים, אך מספקים גם רעיונות חדשים להכנת סיבים רציפים בעלי ביצועים גבוהים
זמן הודעה: נוב-09-2023