Оксид лютецияявляется перспективным огнеупорным материалом благодаря своей высокой термостойкости, коррозионной стойкости и низкой энергии фононов.Кроме того, благодаря своей однородной природе, отсутствию фазового перехода ниже температуры плавления и высокой структурной толерантности, он играет важную роль в каталитических материалах, магнитных материалах, оптическом стекле, лазере, электронике, люминесценции, сверхпроводимости и высокоэнергетическом излучении. обнаружение.По сравнению с традиционными материальными формами,оксид лютецияВолокнистые материалы обладают такими преимуществами, как сверхпрочная гибкость, более высокий порог повреждения лазером и более широкая полоса пропускания передачи.Они имеют широкие перспективы применения в области высокоэнергетических лазеров и высокотемпературных конструкционных материалов.Однако диаметр длинныхоксид лютецияволокна, полученные традиционными методами, часто имеют больший размер (>75 мкм). Гибкость относительно низкая, сообщений о высоких характеристиках не поступало.оксид лютециянепрерывные волокна.По этой причине профессор Чжу Луи и другие ученые из Шаньдунского университета использовалилютецийсодержащие органические полимеры (PALu) в качестве прекурсоров, в сочетании с сухим прядением и последующими процессами термообработки, чтобы преодолеть узкое место в производстве высокопрочных и гибких непрерывных волокон из оксида лютеция малого диаметра и обеспечить контролируемое получение высокопроизводительныхоксид лютециянепрерывные волокна.
Рисунок 1. Процесс непрерывного сухого пряденияоксид лютецияволокна
Эта работа посвящена структурным повреждениям волокон-предшественников во время керамического процесса.На основе регулирования формы разложения прекурсора предложен инновационный метод предварительной обработки водяным паром под давлением.Регулируя температуру предварительной обработки для удаления органических лигандов в форме молекул, можно в значительной степени избежать повреждения структуры волокна во время керамического процесса, тем самым обеспечивая непрерывностьоксид лютецияволокна.Обладает отличными механическими свойствами.Исследования показали, что при более низких температурах предварительной обработки предшественники с большей вероятностью подвергаются реакциям гидролиза, вызывая поверхностные морщины на волокнах, что приводит к большему количеству трещин на поверхности керамических волокон и прямому измельчению на макроуровне;Более высокая температура предварительной обработки приведет к кристаллизации прекурсора непосредственно воксид лютеция, вызывая неравномерную структуру волокна, что приводит к большей хрупкости волокна и уменьшению его длины;После предварительной обработки при температуре 145 ℃ структура волокна становится плотной, а поверхность относительно гладкой.После высокотемпературной термообработки образуется макроскопическое почти прозрачное сплошноеоксид лютециябыло успешно получено волокно диаметром около 40 мкм.
Рисунок 2. Оптические фотографии и СЭМ-изображения предварительно обработанных волокон-предшественников.Температура предварительной обработки: (а, г, ж) 135 ℃, (б, д, з) 145 ℃, (в, е, и) 155 ℃
Рисунок 3 Оптическая фотография непрерывногооксид лютецияволокна после керамической обработки.Температура предварительной обработки: (а) 135 ℃, (б) 145 ℃
Рисунок 4: (а) Рентгеновский спектр, (б) фотографии оптического микроскопа, (в) термическая стабильность и микроструктура непрерывногооксид лютецияволокна после высокотемпературной обработки.Температура термообработки: (д, ж) 1100 ℃, (д, з) 1200 ℃, (е, и) 1300 ℃
Кроме того, в этой работе впервые сообщается о прочности на разрыв, модуле упругости, гибкости и термостойкости непрерывного материала.оксид лютецияволокна.Предел прочности одиночной нити составляет 345,33-373,23 МПа, модуль упругости 27,71-31,55 ГПа, предельный радиус кривизны 3,5-4,5 мм.Даже после термообработки при 1300 ℃ не произошло существенного снижения механических свойств волокон, что полностью доказывает температурную стойкость непрерывного материала.оксид лютецияволокна, приготовленные в этой работе, составляют не менее 1300 ℃.
Рисунок 5 Механические свойства непрерывногооксид лютецияволокна.(а) кривая растяжения, (б) предел прочности, (в) модуль упругости, (df) предельный радиус кривизны.Температура термообработки: (г) 1100 ℃, (д) 1200 ℃, (е) 1300 ℃
Эта работа не только способствует применению и развитиюоксид лютецияв высокотемпературных конструкционных материалах, высокоэнергетических лазерах и других областях, но также предлагает новые идеи для изготовления высокопроизводительных оксидных непрерывных волокон.
Время публикации: 9 ноября 2023 г.