परिचय

क्वार्ट्ज फाइबर उच्च शुद्धता वाले क्वार्ट्ज या प्राकृतिक क्रिस्टल से बने एक अकार्बनिक फाइबर हैं, जिनका व्यास आमतौर पर कई माइक्रोन से लेकर दसियों माइक्रोन तक होता है। वे ठोस क्वार्ट्ज की कुछ विशेषताओं और गुणों को बनाए रखते हैं और उच्च तापमान प्रतिरोध के लिए उत्कृष्ट सामग्री हैं। क्वार्ट्ज फाइबरग्लास में SiO2 द्रव्यमान अंश 99.9% से अधिक है। इसका उच्च तापमान प्रदर्शन उच्च सिलिका फाइबर से बेहतर है, जिसका दीर्घकालिक उपयोग तापमान 1200 डिग्री सेल्सियस तक और नरमी बिंदु 1700 डिग्री सेल्सियस तक पहुँचता है। इसके अतिरिक्त, इसमें उच्च विद्युत इन्सुलेशन गुण, जलने का प्रतिरोध, थर्मल शॉक प्रतिरोध, उत्कृष्ट ढांकता हुआ गुण और अच्छी रासायनिक स्थिरता होती है। नतीजतन, क्वार्ट्ज फाइबर सैन्य, राष्ट्रीय रक्षा, विमानन और एयरोस्पेस उद्योगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जिनका उपयोग रॉकेट नोजल और एयरोस्पेस थर्मल प्रोटेक्शन डिवाइस जैसी वस्तुओं के निर्माण में किया जाता है।

तैयारी

क्वार्ट्ज फाइबर उत्पादन की विधियाँ निम्नलिखित हैं:

1. हाइड्रोजन-ऑक्सीजन लौ के साथ क्वार्ट्ज छड़ या ट्यूब को पिघलाना और फिर उन्हें हाइड्रोजन-ऑक्सीजन लौ के साथ फाइबर में उड़ाना 0.7 व्यास के साथ क्वार्ट्ज ऊन का उत्पादन करना～1μm?

2. क्वार्ट्ज को ज्वाला से पिघलाकर और उच्च गति वाले वायु प्रवाह का उपयोग करके छोटे फाइबर और उनकी महसूस की गई चादरें बनाना;

3. हाइड्रोजन-ऑक्सीजन ज्वाला या गैस ज्वाला के माध्यम से स्थिर गति से क्वार्ट्ज फिलामेंट या छड़ को नरम करना, और फिर उन्हें तेजी से लंबे तंतुओं में खींचना।

संबंधित शोध

क्वार्ट्ज़ फाइबर की थर्मल क्षति तंत्र

क्वार्ट्ज फाइबर अक्सर उच्च तापमान वाले वातावरण में काम करते हैं। उच्च तापमान पर, क्वार्ट्ज फाइबर थर्मल गिरावट से गुजरते हैं, जिससे उनके उच्च तापमान प्रदर्शन पर असर पड़ता है। क्वार्ट्ज सामग्रियों के उच्च तापमान चरण परिवर्तनों पर व्यापक शोध है, लेकिन क्वार्ट्ज फाइबर के थर्मल क्षति तंत्र पर कुछ रिपोर्ट हैं।

शोधकर्ताओं ने उच्च तापमान की स्थितियों में चरण परिवर्तन, सतही सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन, तथा यांत्रिक गुणों पर उनके प्रभाव का अध्ययन किया है, जिससे क्वार्ट्ज ग्लास फाइबर के जीवनकाल को बढ़ाने तथा उनके अनुप्रयोग क्षेत्र को व्यापक बनाने के लिए सैद्धांतिक समर्थन प्राप्त हुआ है।

परिणाम दर्शाते हैं कि क्वार्ट्ज फाइबर की ताकत में गिरावट को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1. 600 डिग्री सेल्सियस से नीचे की सीमा में, क्वार्ट्ज फाइबर के सतह उपचार एजेंट के वाष्पीकरण के कारण, व्यास धीरे-धीरे कम हो जाता है, और दरारें, पट्टी उभार और निशान जैसे दोष धीरे-धीरे स्पष्ट हो जाते हैं, जिससे क्वार्ट्ज फाइबर की तन्य शक्ति में धीमी कमी आती है;

2. 600 की सीमा में～1000 डिग्री सेल्सियस पर, सतह उपचार एजेंट पहले से ही पूरी तरह से वाष्पीकृत हो चुका है। गर्म करने और ठंडा करने की प्रक्रिया के दौरान, थर्मल तनाव के कारण, पट्टी के उभार और निशान छीलने लगते हैं, जिससे नई सतह दरारें और दोष स्थल बनते हैं। तापमान जितना अधिक होगा, पट्टी के उभार और निशान का छीलना उतना ही अधिक स्पष्ट होगा, जो इस तापमान सीमा पर क्वार्ट्ज फाइबर की ताकत में कमी का एक प्रमुख कारक है, जिसके परिणामस्वरूप 600 डिग्री सेल्सियस पर उपचारित क्वार्ट्ज फाइबर की ताकत में उल्लेखनीय कमी आती है।～1000℃.

क्वार्ट्ज़ फाइबर का सतही उपचार

क्वार्ट्ज फाइबर, एक उच्च SiO2 सामग्री के साथ ग्लास फाइबर होने के नाते, उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदर्शित करते हैं और विशेष सामग्री की आवश्यकता 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 ढांकता हुआ गुणों के कारण, वे एयरोस्पेस और विमानन क्षेत्रों में तेजी से उपयोग किए जा रहे हैं, विशेष रूप से उच्च तापमान वाले एंटीना हुड सिस्टम में। वर्तमान में, क्वार्ट्ज फाइबर पर शोध मुख्य रूप से उनके क्रिस्टलीकरण प्रदर्शन और सतह कोटिंग संशोधनों पर केंद्रित है। अल्ट्रा-हाई मच नंबर एंटीना हुड के लिए सिरेमिक मैट्रिक्स मिश्रित सामग्री अक्सर निरंतर क्वार्ट्ज फाइबर सुदृढीकरण का उपयोग करती है। बुनाई के लिए क्वार्ट्ज फाइबर की बंडलेबिलिटी बनाए रखने के लिए, फाइबर उत्पादन प्रक्रिया के दौरान एक विसर्जन एजेंट जोड़ा जाना चाहिए। विसर्जन एजेंट का मुख्य घटक कार्बनिक पदार्थ है। सिरेमिक मैट्रिक्स एंटीना हुड को आम तौर पर अंतिम उत्पाद प्राप्त करने के लिए वैक्यूम या सुरक्षात्मक वातावरण उच्च तापमान उपचार की आवश्यकता होती है, इस प्रकार कार्बनिक पदार्थ कार्बनीकृत हो जाएगा, और मुक्त कार्बन की उपस्थिति एंटीना हुड के ढांकता हुआ गुणों को गंभीर रूप से प्रभावित कर सकती है। इसलिए, क्वार्ट्ज फाइबर-प्रबलित सिरेमिक मैट्रिक्स एंटीना हुड सामग्री तैयार करते समय, क्वार्ट्ज फाइबर को होने वाले नुकसान को कम करते हुए फाइबर के सतह विसर्जन एजेंट को हटाया जाना चाहिए। हालाँकि, विसर्जन एजेंट को कैसे हटाया जाए, हटाने से पहले और बाद में सतह की आकृति विज्ञान और संरचना में परिवर्तन, और प्रदर्शन में परिवर्तन के बारे में अभी तक कोई रिपोर्ट नहीं है।

कुछ शोधकर्ताओं ने क्वार्ट्ज फाइबर के सतह विसर्जन एजेंट को हटाने के तरीकों की जांच की है, विभिन्न तरीकों से उपचारित क्वार्ट्ज फाइबर पर एसईएम और एक्सपीएस विश्लेषण आयोजित किए हैं और उपचार से पहले और बाद में तन्य शक्ति में परिवर्तन की तुलना की है। परिणाम बताते हैं कि उच्च तापमान वाले ताप उपचार से क्वार्ट्ज फाइबर के सतह विसर्जन एजेंट को पूरी तरह से हटाया जा सकता है और क्वार्ट्ज फाइबर की ताकत ताप उपचार तापमान के प्रति संवेदनशील होती है।