pengenalan

Gentian kuarza ialah gentian bukan organik yang diperbuat daripada kuarza ketulenan tinggi atau kristal semula jadi, dengan diameter biasanya antara beberapa mikron hingga puluhan mikron. Mereka mengekalkan beberapa ciri dan sifat kuarza pepejal dan merupakan bahan yang sangat baik untuk rintangan suhu tinggi. Gentian kaca kuarza mempunyai pecahan jisim SiO2 melebihi 99.9%. Prestasi suhu tingginya adalah lebih baik daripada gentian silika tinggi, dengan suhu penggunaan jangka panjang mencecah sehingga 1200 ℃ dan takat lembut setinggi 1700 ℃. Selain itu, ia mempunyai sifat penebat elektrik yang tinggi, rintangan terbakar, rintangan kejutan haba, sifat dielektrik yang sangat baik, dan kestabilan kimia yang baik. Akibatnya, gentian kuarza memainkan peranan penting dalam industri ketenteraan, pertahanan negara, penerbangan dan aeroangkasa, yang digunakan dalam pembuatan barangan seperti muncung roket dan peranti perlindungan haba aeroangkasa.

Persediaan

Kaedah untuk menghasilkan gentian kuarza termasuk:

1. Meleburkan batang atau tiub kuarza dengan nyalaan hidrogen-oksigen dan kemudian meniupnya ke dalam gentian dengan nyalaan hidrogen-oksigen untuk menghasilkan bulu kuarza dengan diameter 0.7～1μm?

2. Membentuk gentian pendek dan kepingan terasa dengan mencairkan kuarza dengan nyalaan dan menggunakan aliran udara berkelajuan tinggi;

3. Melembutkan filamen atau rod kuarza pada kelajuan tetap melalui nyalaan hidrogen-oksigen atau nyalaan gas, dan kemudian menariknya dengan pantas menjadi gentian panjang.

Penyelidikan Berkaitan

Mekanisme Kerosakan Terma Gentian Kuarza

Gentian kuarza sering beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi. Pada suhu tinggi, gentian kuarza cenderung mengalami degradasi haba, menjejaskan prestasi suhu tingginya. Terdapat penyelidikan yang meluas mengenai perubahan fasa suhu tinggi bahan kuarza, tetapi sedikit laporan mengenai mekanisme kerosakan haba gentian kuarza.

Penyelidik telah mengkaji transformasi fasa di bawah keadaan suhu tinggi, perubahan dalam struktur mikro permukaan, dan kesannya terhadap sifat mekanikal yang menyediakan sokongan teori untuk memanjangkan jangka hayat gentian kaca kuarza dan meluaskan bidang aplikasinya.

Keputusan menunjukkan bahawa penurunan kekuatan gentian kuarza boleh dibahagikan kepada dua peringkat:

1. Dalam julat di bawah 600 ℃, disebabkan oleh volatilisasi agen rawatan permukaan gentian kuarza, diameter secara beransur-ansur berkurangan, dan kecacatan seperti retak, bonjolan jalur, dan parut secara beransur-ansur menjadi jelas, yang membawa kepada penurunan perlahan dalam kekuatan tegangan gentian kuarza;

2. Dalam lingkungan 600～1000 ℃, ejen rawatan permukaan telah meruap sepenuhnya. Semasa proses pemanasan dan penyejukan, disebabkan oleh tekanan haba, jalur membonjol dan parut mula mengelupas, mewujudkan rekahan permukaan dan tapak kecacatan yang baharu. Semakin tinggi suhu, semakin ketara pengelupasan bonjolan dan parut jalur, yang merupakan faktor utama yang menyebabkan pengurangan kekuatan gentian kuarza pada julat suhu ini, mengakibatkan penurunan ketara dalam kekuatan gentian kuarza dirawat pada 600～1000 ℃.

Rawatan Permukaan Gentian Kuarza

Gentian kuarza, sebagai gentian kaca dengan kandungan SiO2 yang tinggi, mempamerkan prestasi cemerlang dan digunakan secara meluas dalam kawasan yang mempunyai keperluan bahan khas, seperti kateter bioperubatan dan rawatan gas ekzos. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, disebabkan sifat mekanikal dan dielektriknya yang cemerlang, ia semakin digunakan dalam bidang aeroangkasa dan penerbangan, terutamanya dalam sistem hud antena suhu tinggi. Pada masa ini, penyelidikan mengenai gentian kuarza tertumpu terutamanya pada prestasi penghabluran dan pengubahsuaian salutan permukaan. Bahan komposit matriks seramik untuk tudung antena nombor Mach ultra tinggi sering menggunakan tetulang gentian kuarza berterusan. Untuk mengekalkan kebolehikat gentian kuarza untuk tenunan, agen rendaman mesti ditambah semasa proses pengeluaran gentian. Komponen utama agen rendaman ialah bahan organik. Tudung antena matriks seramik secara amnya memerlukan rawatan suhu tinggi vakum atau suasana pelindung untuk mendapatkan produk akhir, oleh itu bahan organik akan berkarbonat, dan kehadiran karbon bebas boleh menjejaskan sifat dielektrik hud antena dengan teruk. Oleh itu, apabila menyediakan bahan hud antena matriks seramik bertetulang gentian kuarza, agen rendaman permukaan gentian mesti dikeluarkan sambil meminimumkan kerosakan pada gentian kuarza. Walau bagaimanapun, masih belum ada laporan tentang cara mengeluarkan agen rendaman, perubahan dalam morfologi permukaan dan komposisi sebelum dan selepas penyingkiran, dan perubahan dalam prestasi.

Sesetengah penyelidik telah menyiasat kaedah untuk mengeluarkan agen rendaman permukaan gentian kuarza, menjalankan analisis SEM dan XPS pada gentian kuarza yang dirawat dengan cara yang berbeza dan membandingkan perubahan dalam kekuatan tegangan sebelum dan selepas rawatan. Keputusan menunjukkan bahawa rawatan haba suhu tinggi boleh mengeluarkan agen rendaman permukaan dengan lebih lengkap dan kekuatan gentian kuarza adalah sensitif kepada suhu rawatan haba.