多相乳液法制备透明氧化铝空心球的研究

发布时间：2020-05-19 15:40

【摘要】：在ICF(Inertial Confinement Fusion)—惯性约束聚变技术研究中,发展最佳的Qg爆靶型是ICF靶制备研究的一项主要任务,理想靶丸要求微球具有均一的空心结构且尺寸达到毫米级。透明氧化铝空心球因其优异的物理化学性能,对ICF靶丸的应用拥有巨大的潜在价值。本文运用多相乳液法,通过自制的微乳液滴发生装置,以液体石蜡为内核,氧化铝溶胶为外壳层组成的复合液滴作为前驱体,经过旋转固化和高温烧结过程,制备出直径在毫米级具有一定透光性的氧化铝空心球。采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)等对样品形貌和结构进行相关测试和表征,并对影响球体形貌的装置几何结构、固化条件、烧结温度与气氛等各种因素进行了对比研究。研究结果显示,在满足水相密度和粘度略大于或者接近油相的情况下,通过特制的几何装置,形成的复合液滴具有均一核壳结构。液滴在旋转蒸发仪内,90℃温度下沿水平旋转轨迹并且旋转速度控制在20r/min到60r/min之间时,固化后所得凝胶球可以保持完整的球形和核壳结构。经过高温煅烧后,制备出的氧化铝空心微球拥有均一的空心结构,球形度在98%以上。通过调节注射器的速度控制油水相的流动速度在1~10m L·h-1内,烧制后空心球壁厚和直径分别在30~80μm和800~2000μm范围可控,AFM测试显示球体表面均方根粗糙度为22nm,XRD图谱表明主要晶型为稳定的ɑ-Al2O3。掺杂0.1wt.%La2O3和0.1wt.%Mg O时,真空环境下进行1700℃高温煅烧可促进烧结的致密化,致使晶粒规则生长,球体表面气孔消散,进一步改善氧化铝陶瓷球壳的透光性,样品在532nm激光下的光透过率可达到30%以上。
【图文】：

内爆,直接驱动

放出[11]。利用激光产生驱动惯性约束聚变内爆需要的能流和压接驱动和间接驱动两种途径(图 1-1)。在直接驱动中,多束激光辐照在含有热核燃料的聚变靶丸上,激光能量被靶丸外层低密的电子吸收,电子热传导将能量输运到靶壳的高密度区,以此驱生内爆(图 1-1-a)。在间接驱动中,激光能量被围绕靶丸的黑腔吸收并部分转换成 X 光能量。约束在黑腔内的 X 光被燃料的靶烧蚀压力,驱动内爆(图 1-1-b)。然而聚变反应需要极为苛刻先要求在点火瞬间的温度达到一亿度 K 左右；其次，参与反应要足够高，并能维持一定的反应时间，即“nτ”值要大于或达(s/cm3)以上，这就是著名的劳逊判据。许多国家的科研机构已光装置上作了很多的基础性的研究工作。法国、美国等已建造百万焦耳级激光能量输出的超大型激光器，法国兆焦耳激光美国 NIF 期望能够实现激光热核“点火”。

空心球,模板法,空心微球,喷雾法

空心微球的制备方法目前无机空心微球的制备方法可以归结为两大类种：(1)模板法[16-18]板法[19-20]。其中模板法里面分为硬模板法、软模板法和牺牲模板法板法里面分为溶胶-凝胶法、喷雾法等。1 模板法.1 硬模板法模板法的一般过程是首先通过物理或化学方法得到核-壳型复合然后通过加热、锻烧或溶剂溶解等方法去除球体内核，，最终得到具结构的壳层，其过程可见图 1-2。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL632

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