溶胶凝胶法制备的纤维材料.ppt

************************************************************************************************************************6.3.3高温超导纤维溶胶凝胶工艺制备高温超导纤维，一般用金属醇盐或醋酸盐为原料合成可拉丝溶胶。Uchikawa等人用金属醇盐的前驱体溶液制成了转变温度为90Ｋ，零电阻温度为80Ｋ的YBaCuO超导纤维。纤维直径100μｍ。用醋酸盐的前驱体溶液拉制Bi(Pb)SrCaCuO超导纤维，在溶液中加入酒石酸，溶液均匀，可拉丝性良好，把凝胶纤维加热至835~845℃保温40ｈ，升温速率为0.33℃/min时，得到Tc(0)=98Ｋ的实心超导纤维；而当升温速率为5℃/min时，纤维是空心的，其Tc(0)=64Ｋ。第31页,共62页，星期六，2024年，5月以异丙醇钇、乙醇钡和醋酸铜为原料，即醇盐与醋酸盐混用合成前驱体溶液，拉制YBaCuO超导纤维，升温速率低时得到实心超导纤维，反之，得到空心的超导纤维。采用溶胶凝胶工艺制备YBaCuO超细粉末，然后混合到同样成分的粘性溶液中再制备纤维，在930℃热处理，得到Tc=90Ｋ，Jc=2020Ａ/cm2的YBaCuO超导纤维。用YBaCuO微粉在分散剂存在下分散到聚乙烯醇溶液中，然后进行湿法纺丝，从喷丝头纺出的含超导粉末的聚乙烯醇溶液成纤维状进入凝固浴(甲醇)中，凝固成直径为70~300μｍ的纤维，再在氧气中经980℃热处理后缓慢冷却至室温，可制得YBaCuO超导纤维，其抗拉强度可达37Mpa。第32页,共62页，星期六，2024年，5月6.3.4溶胶-凝胶法制备ZrO2纤维氧化锆纤维的制备方法主要有3种：(1)锆盐浸渍于有机聚合物纤维中，然后烧结成陶瓷结构。(2)制备含有锆盐或微细ZrO2颗粒的有机聚合物溶液，然后纺丝烧结。(3)利用Sol-Gel法制备锆的化合物的溶胶，纺丝烧结而成。以上3种方法中，Sol-Gel法是其中最重要的一种制备连续高强ZrO2纤维的方法。介绍两种溶胶-凝胶法制备ZrO2纤维的方法第33页,共62页，星期六，2024年，5月第一种方法：①用去离子水中的氧氯化锆溶液(36.5wt%ZrO2)和氨水(25wt%)，以1:1的体积比混合后，发生化学反应，从而取得含水的ZrO2沉淀物。②在60~70℃的温度下进行搅拌；用冰醋酸(99.8%)来使沉淀物胶溶，从而取得母溶胶。③在搅拌过程中，往溶胶中添加双氧水(H2O2:ZrO2=5:1，摩尔比)，并且在5℃温度下保持24h。第34页,共62页，星期六，2024年，5月④将这样制备的种溶胶在70~80℃温度下进行不同时间的陈化，使之可以进行离心铸造，从而取得凝胶纤维。⑤将所取得的凝胶纤维在200℃温度下彻底烘干，时间为1h。⑥最后，分别进行900℃×1h，1100℃×1h和1300℃×1h的焙烧，其加热速度为1/min，冷却到200℃的冷却速度为5/min；然后，随炉冷却到室温，总的失重为48~50%。第35页,共62页，星期六，2024年，5月第二种方法：①向二氯氧锆的醇溶液中滴加醋酸盐溶液，用磁力搅拌器进行搅拌，反应2h，改变二氯氧锆和醋酸盐的摩尔百分比(二氯化锆:醋酸盐的摩尔比分别为1.0，1.5，2.0)配制了3份不同的反应溶液。②将产物中的沉淀过滤后，在滤液中加入6%(摩尔百分比)硝酸钇然后蒸馏形成一定粘度的ZrO(AC)2溶胶，在实验室中，用玻璃棒粘上就可以拉出纤维来。第36页,共62页，星期六，2024年，5月③比较以上3份反应，第一份得到的溶胶有很好的可纺性，用玻璃棒粘上就能拉出长达2~3米的纤维，直径通常在10~50μｍ之间，第二份由于有少量淡蓝色的凝胶的形成而导致了其可纺性的降低；第三份生成了大量蓝色的凝胶，用玻璃棒拉不出丝来，没有纺丝的可能性。④将拉出来的纤维先以0.5℃/min升温到500℃，恒温2小时，接着2℃/min升到1400℃，恒温1小时，然后以