परिचय

क्वार्ट्ज फाइबर उच्च शुद्धता वाले क्वार्ट्ज या प्राकृतिक क्रिस्टल से निर्मित एक अकार्बनिक फाइबर है, जिसका व्यास आमतौर पर कुछ माइक्रोन से लेकर दसियों माइक्रोन तक होता है। ये ठोस क्वार्ट्ज के कुछ गुणों और विशेषताओं को बनाए रखते हैं और उच्च तापमान प्रतिरोध के लिए उत्कृष्ट सामग्री हैं। क्वार्ट्ज फाइबरग्लास में SiO2 का द्रव्यमान अंश 99.9% से अधिक होता है। इसका उच्च तापमान प्रदर्शन उच्च सिलिका फाइबर से बेहतर है, जिसका दीर्घकालिक उपयोग तापमान 1200℃ तक और मृदुकरण बिंदु 1700℃ तक होता है। इसके अतिरिक्त, इसमें उच्च विद्युत इन्सुलेशन गुण, दहन प्रतिरोध, तापीय आघात प्रतिरोध, उत्कृष्ट परावैद्युत गुण और अच्छी रासायनिक स्थिरता होती है। परिणामस्वरूप, क्वार्ट्ज फाइबर सैन्य, राष्ट्रीय रक्षा, विमानन और अंतरिक्ष उद्योगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जिनका उपयोग रॉकेट नोजल और अंतरिक्ष तापीय सुरक्षा उपकरणों जैसी वस्तुओं के निर्माण में किया जाता है।

तैयारी

क्वार्ट्ज फाइबर उत्पादन की विधियों में निम्नलिखित शामिल हैं:

1. हाइड्रोजन-ऑक्सीजन की लौ से क्वार्ट्ज की छड़ों या नलियों को पिघलाकर और फिर उन्हें हाइड्रोजन-ऑक्सीजन की लौ से रेशों में बदलकर 0.7 सेंटीमीटर व्यास का क्वार्ट्ज ऊन तैयार करना।～1 माइक्रोमीटर;

2. ज्वाला से क्वार्ट्ज को पिघलाकर और उच्च गति वाले वायु प्रवाह का उपयोग करके छोटे रेशे और उनकी फेल्ट शीट बनाना;

3. हाइड्रोजन-ऑक्सीजन लौ या गैस की लौ के माध्यम से क्वार्ट्ज के तंतुओं या छड़ों को स्थिर गति से नरम करना, और फिर उन्हें तेजी से खींचकर लंबे रेशों में बदलना।

संबंधित शोध

क्वार्ट्ज फाइबर की तापीय क्षति तंत्र

क्वार्ट्ज फाइबर अक्सर उच्च तापमान वाले वातावरण में काम करते हैं। उच्च तापमान पर, क्वार्ट्ज फाइबर में ऊष्मीय क्षरण होने की प्रवृत्ति होती है, जिससे उनका उच्च तापमान प्रदर्शन प्रभावित होता है। क्वार्ट्ज पदार्थों के उच्च तापमान चरण परिवर्तनों पर व्यापक शोध हुआ है, लेकिन क्वार्ट्ज फाइबर के ऊष्मीय क्षति तंत्र पर बहुत कम रिपोर्टें उपलब्ध हैं।

शोधकर्ताओं ने उच्च तापमान की स्थितियों के तहत चरण परिवर्तन, सतह सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन और यांत्रिक गुणों पर उनके प्रभावों का अध्ययन किया है, जो क्वार्ट्ज ग्लास फाइबर के जीवनकाल को बढ़ाने और उनके अनुप्रयोग क्षेत्रों को व्यापक बनाने के लिए सैद्धांतिक समर्थन प्रदान करता है।

परिणामों से पता चलता है कि क्वार्ट्ज फाइबर की मजबूती में गिरावट को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1. 600℃ से नीचे के तापमान पर, क्वार्ट्ज फाइबर के सतही उपचार एजेंट के वाष्पीकरण के कारण, व्यास धीरे-धीरे कम हो जाता है, और दरारें, पट्टी के उभार और निशान जैसे दोष धीरे-धीरे स्पष्ट होने लगते हैं, जिससे क्वार्ट्ज फाइबर की तन्यता शक्ति में धीरे-धीरे कमी आती है;

2. 600 की सीमा में～1000℃ पर, सतह उपचार एजेंट पूरी तरह से वाष्पीकृत हो जाता है। गर्म करने और ठंडा करने की प्रक्रिया के दौरान, ऊष्मीय तनाव के कारण, पट्टी के उभार और निशान उखड़ने लगते हैं, जिससे नई सतह दरारें और दोष उत्पन्न होते हैं। तापमान जितना अधिक होता है, पट्टी के उभार और निशान उतने ही अधिक उखड़ते हैं, जो इस तापमान सीमा पर क्वार्ट्ज फाइबर की मजबूती में कमी का एक प्रमुख कारण है, जिसके परिणामस्वरूप 600℃ पर उपचारित क्वार्ट्ज फाइबर की मजबूती में उल्लेखनीय कमी आती है।～1000℃.

क्वार्ट्ज फाइबर का सतही उपचार

क्वार्ट्ज फाइबर, उच्च SiO2 सामग्री वाले कांच फाइबर होने के कारण, उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदर्शित करते हैं और विशेष सामग्री आवश्यकताओं वाले क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जैसे कि बायोमेडिकल कैथेटर और निकास गैस उपचार। हाल के वर्षों में, उनके उत्कृष्ट यांत्रिक और परावैद्युत गुणों के कारण, उनका उपयोग एयरोस्पेस और विमानन क्षेत्रों में, विशेष रूप से उच्च-तापमान एंटीना हुड सिस्टम में, तेजी से बढ़ रहा है। वर्तमान में, क्वार्ट्ज फाइबर पर अनुसंधान मुख्य रूप से उनके क्रिस्टलीकरण प्रदर्शन और सतह कोटिंग संशोधनों पर केंद्रित है। अति-उच्च मच संख्या वाले एंटीना हुड के लिए सिरेमिक मैट्रिक्स मिश्रित सामग्री में अक्सर निरंतर क्वार्ट्ज फाइबर सुदृढ़ीकरण का उपयोग किया जाता है। बुनाई के लिए क्वार्ट्ज फाइबर की बंडल करने की क्षमता बनाए रखने के लिए, फाइबर उत्पादन प्रक्रिया के दौरान एक विसर्जन एजेंट मिलाना आवश्यक है। विसर्जन एजेंट का मुख्य घटक कार्बनिक पदार्थ है। सिरेमिक मैट्रिक्स एंटीना हुड को अंतिम उत्पाद प्राप्त करने के लिए आमतौर पर निर्वात या सुरक्षात्मक वातावरण में उच्च-तापमान उपचार की आवश्यकता होती है, जिससे कार्बनिक पदार्थ कार्बनीकृत हो जाते हैं, और मुक्त कार्बन की उपस्थिति एंटीना हुड के परावैद्युत गुणों को गंभीर रूप से प्रभावित कर सकती है। इसलिए, क्वार्ट्ज फाइबर-प्रबलित सिरेमिक मैट्रिक्स एंटीना हुड सामग्री तैयार करते समय, क्वार्ट्ज फाइबर को कम से कम नुकसान पहुंचाते हुए फाइबर की सतह पर मौजूद विसर्जन एजेंट को हटाना आवश्यक है। हालांकि, अभी तक इस बारे में कोई रिपोर्ट नहीं है कि विसर्जन एजेंट को कैसे हटाया जाए, हटाने से पहले और बाद में सतह की आकृति विज्ञान और संरचना में क्या परिवर्तन होते हैं, और प्रदर्शन में क्या परिवर्तन होते हैं।

कुछ शोधकर्ताओं ने क्वार्ट्ज फाइबर की सतह पर मौजूद अशुद्धता को दूर करने के तरीकों की जांच की है। उन्होंने विभिन्न विधियों से उपचारित क्वार्ट्ज फाइबर पर एसईएम और एक्सपीएस विश्लेषण किए और उपचार से पहले और बाद में तन्यता शक्ति में होने वाले परिवर्तनों की तुलना की। परिणामों से पता चलता है कि उच्च तापमान पर ऊष्मा उपचार से सतह पर मौजूद अशुद्धता को अधिक पूर्णतः हटाया जा सकता है और क्वार्ट्ज फाइबर की शक्ति ऊष्मा उपचार के तापमान के प्रति संवेदनशील होती है।