酸化ルテチウムは、その高温耐性、耐食性、および低いフォノンエネルギーにより、有望な耐火材料です。さらに、その均質な性質、融点以下で相転移がないこと、および高い構造耐性により、触媒材料、磁性材料、光学ガラス、レーザー、エレクトロニクス、発光、超電導、および高エネルギー放射線において重要な役割を果たしています。検出。従来の素材形状と比較して、酸化ルテチウムファイバー材料は、超強力な柔軟性、より高いレーザー損傷閾値、より広い伝送帯域幅などの利点を示します。これらは、高エネルギーレーザーや高温構造材料の分野で幅広い応用の見通しを持っています。ただし、長径は酸化ルテチウム従来の方法で得られる繊維は、多くの場合、より太い（>75 μm）柔軟性が比較的低く、高性能の報告はない酸化ルテチウム連続繊維。このため、山東大学のZhu Luyi教授らは、ルテチウム前駆体として有機ポリマー（PALu）を含有し、乾式紡糸とその後の熱処理プロセスを組み合わせることで、高強度かつ細径の柔軟な酸化ルテチウム連続繊維製造のボトルネックを打破し、制御可能な高性能の酸化ルテチウム連続繊維の製造を実現します。酸化ルテチウム連続繊維。
図1 連続式乾式紡糸工程酸化ルテチウム繊維
この研究は、セラミックプロセス中の前駆体繊維の構造的損傷に焦点を当てています。前駆体の分解形態の制御から出発して、圧力支援水蒸気前処理の革新的な方法が提案されています。前処理温度を調整して分子の形で有機配位子を除去することにより、セラミックプロセス中の繊維構造への損傷を大幅に回避し、それによってセラミックの連続性を確保します。酸化ルテチウム繊維。優れた機械的特性を示します。研究によると、前処理温度が低いと、前駆体が加水分解反応を起こしやすくなり、繊維の表面にしわが生じ、セラミック繊維の表面に亀裂が増え、マクロレベルでの直接粉砕が発生することがわかっています。前処理温度が高いと、前駆体が直接結晶化してしまいます。酸化ルテチウム不均一な繊維構造を引き起こし、繊維がより脆くなり、長さが短くなります。145℃での前処理後、繊維構造は緻密で、表面は比較的滑らかです。高温熱処理後、巨視的にはほぼ透明な連続的な表面が得られます。酸化ルテチウム直径約40μMの繊維を得ることに成功した。
図 2 前処理された前駆体ファイバーの光学写真と SEM 画像。前処理温度：（a、d、g）135℃、（b、e、h）145℃、（c、f、i）155℃
図3 連続撮影の光学写真酸化ルテチウムセラミック処理後の繊維。前処理温度：（a）135℃、（b）145℃
図 4: (a) XRD スペクトル、(b) 光学顕微鏡写真、(c) 連続粒子の熱安定性と微細構造酸化ルテチウム高温処理後の繊維。熱処理温度：（d、g）1100℃、（e、h）1200℃、（f、i）1300℃
さらに、この研究では、連続接着剤の引張強さ、弾性率、柔軟性、および耐熱性を初めて報告しています。酸化ルテチウム繊維。単繊維引張強度は345.33～373.23MPa、弾性率は27.71～31.55GPa、極限曲率半径は3.5～4.5mmです。1300℃で熱処理した後でも、繊維の機械的特性には大きな低下はなく、連続繊維の耐熱性が十分に証明されています。酸化ルテチウムこの作業で準備された繊維は 1300 ℃ 以上です。
図5 連続鋼の機械的性質酸化ルテチウム繊維。(a) 応力-ひずみ曲線、(b) 引張強度、(c) 弾性率、(df) 極限曲率半径。熱処理温度：（d）1100℃、（e）1200℃、（f）1300℃
この取り組みは、アプリケーションと開発を促進するだけではありません。酸化ルテチウム高温構造材料、高エネルギーレーザーなどの分野での応用だけでなく、高性能酸化物連続繊維の作製にも新しいアイデアを提供します。
投稿日時: 2023 年 11 月 9 日