Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2023(14))

Композиты в системе AhO3-ZrO2 являются перспективными для использования при высоких температурах, где требуется сочетание прочности, термической стабильности и химической инертности [7]. Синтез п о ли кри ст ал ли ч еских волокон Известно несколько способов получения поликристаллических волокон. Вследствие высокой температуры как плавления диоксида циркония, так и шихты из нескольких оксидов, получение из них волокон путем переработки расплавов, подобно минеральным и стеклянным волокнам, затруднено [8]. Основные высокопроизводительные методы получения волокон основаны на переработке золей, суспензий, а также пропитке каркасов. Общими стадиями при получении волокон из прядильных композиций различного состава являю тся подготовка прядильной композиции , формование и термообработка. Название метода получения готовых волокон часто созвучно с методом формования заготовок. Группа [9] получила плотные циркониевые волокна из полиацетилциркония (ПАЦ) путем предварительной обработки пара под давлением и последующего прокаливания. ПАЦ был синтезирован по золь-гель технологии с использованием основного карбоната циркония и ледяной уксусной кислоты в качестве сырья и метанола в качестве растворителя. Волокна были предварительно обработаны в атмосфере повышенного давления паров в автоклаве. Процесс автоклавирования снижает температуру кристаллизации, и волокна кристаллизуются при 250 °C, о чем свидетельствует появление дифракционных пиков во время процесса. Кроме того, волокна, спеченные при 1200 °С с предварительной обработкой под давлением, имеют более однородную микроструктуру и меньший размер зерен по сравнению с волокнами, подвергнутыми предварительной обработке паром. Однако рост зерен неизбежен при повышении температуры спекания до 1600 °C. Следует отметить, что золь-гель метод позволяет получать как непрерывные, так и дискретные волокна. Преимуществом этого метода является то, что процесс не требует использования высоких температур и сложного оборудования, недостатки — плохая воспроизводимость процесса и недостаточная прочность получаемого волокна. Отмечен ряд публикаций о получении волокна оксида циркония методом электроспиннинга. Данный метод основан на вытягивании тонких волокон из растворов или расплавов в электрическом поле и используется в основном для полимерных растворов. К прядильному раствору с помощью металлического электрода подводят высокое напряжение, и его капли под действием электрических сил создают ускоряющуюся и утончающуюся струю. Под действием колебаний напряженности электрического поля струя меняет направление, принимает извитый вид, возможно расщепление на дочерние струи, после чего осаждается на электрод с одновременным отверждением. Следует отметить, что в результате одновременного воздействия сил поверхностного натяжения и электростатических сил происходит изменение морфологии поверхности струи, и она может иметь переменный диаметр, утолщения, скручивания. Получаемые волокна имеют диаметр наноразмерного диапазона, внешне продукт напоминает очень тонкую, волокнистую, легко сгибаемую ворсистую ткань («шубу») [6]. В работах [10, 11] показан синтез промежуточных электросплетенных композитных волокон, содержащих ZrOCh и Al(NO 3)3 в качестве прекурсоров ZrO 2 и AhO3 и связующий полимер поливинилпирролидон (ПВП). Были получены нановолокна со средним диаметром около 110 нм путем термической обработки композитных волокон при температуре 1200 °C. Получаемые электроспиннингом нановолокна, как керамические, так и полимерные, могут иметь ряд дефектов, характерных для данной технологии. Часто наблюдаемыми микродефектами являются пряди и узлы, наличие которых связано с перезарядкой волокон при завышении проводимости волокнистого слоя. Слипание волокон при осаждении и образование при высыхании агломератов волокон различной формы могут быть связаны как с неполным высыханием волокон, так и с наличием в прядильном растворе нерастворившихся остатков волокнообразующего полимера и твердых добавок, а также воздушных пузырьков. К макродефектам электроформованных материалов относят наличие внутри волокнистого слоя или на его поверхности твердых вкраплений размером до нескольких миллиметров из волокнообразующего полимера и макронеравномерность слоя [6]. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 4. С. 77-82. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 4. P. 77-82. © Сенина М. О., Мартюхова Д. А., Попова Н. А., 2023 79