DOI:10.1016/j.ceramint.2020.06.044
通過常壓等離子體輔助煅燒(PAC)制備了陶瓷氧化鋁納米纖維。使用特殊類型的共面介質阻擋放電法,通過在環境空氣中產生的等離子體對電紡聚乙烯吡咯烷酮/丁醇鋁纖維進行預處理。采用X射線光電子能譜儀、掃描電子顯微鏡、能量色散X射線能譜儀和X射線衍射儀研究了等離子體對獲得的陶瓷納米纖維的纖維及結構、化學和結晶性能的影響。通過熱重分析和差熱分析探究了未經處理和經等離子體處理的樣品的熱行為。由PAC制備的陶瓷纖維表現出合適的化學組成、更高的孔隙率、更長的纖維長度和更好的結晶性能,同時簡化了燒結工藝。纖維的等離子體預處理可縮短后續的熱處理時間、降低所需溫度,并避免緩慢的溫度升高,以防止通過聚合物模板技術制備陶瓷纖維時典型的纖維結構退化。
圖1:未處理和經等離子體處理的聚合物/前驅體纖維樣品的XPS化學成分(A),以及未處理和30分鐘處理的纖維的去卷積C 1s峰(B)。
圖2:纖維上化學元素的XPS深度分布圖(A),將未處理和經等離子體處理30分鐘的纖維中碳含量歸一化為C 1s組分(B)。
圖3:樣品中碳與鋁、氧與鋁的原子比與等離子體暴露時間的關系。表中:等離子體中不同暴露時間后樣品的化學成分。
圖4:在不同暴露時間下經過等離子體處理的纖維的SEM圖像。
圖5:未經處理和經等離子體處理10和30分鐘的樣品的TGA曲線(A),未經處理和經10和30分鐘處理樣品的重量差(B),未經處理和經等離子體處理30分鐘的纖維的DTA分析(C)。
圖6:以受控的加熱速率進行熱煅燒制備的纖維(由制造商提供)以及經等離子體處理和未經處理的未在可控加熱速率下煅燒的纖維的SEM圖像。
圖7:通過常規熱煅燒制備的陶瓷氧化鋁纖維,以及經等離子體處理和未經處理的未在可控加熱速率下煅燒的纖維的X射線衍射分析。