基于微流控装置制备小尺寸聚丙烯腈特种靶丸及碳化研究

发布时间：2017-04-13 16:08

  本文关键词：基于微流控装置制备小尺寸聚丙烯腈特种靶丸及碳化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：惯性约束核聚变(ICF)是解决人类能源危机的根本途径,而靶丸的成功制备是实现ICF实验的基础与前提。空心塑料微球的制备在ICF靶丸设计中占有重要地位,聚丙烯腈(PAN)微球以其较低的氘氚渗透率和较高的抗张强度而受到重视。本文以制备小尺寸(200-400 μm)PAN微球、PAN碳球为主要内容,初步涉及了非油体系的PAN微球的制备。本文的土要研究内容如下：1,小尺寸(200-400 um)聚丙烯腈微球的制备：通过对微球的表面光洁度、球形度和壁厚均匀性等对比,乳液发生器制备的PAN微球明显优于搅拌法制备的PAN微球；通过对PAN溶液进行抽滤和降低环境湿度,可以提高PAN微球的光洁度;探索了三相流速、硅油粘度(内相和收集相)对PAN微球的影响；摸索了超临界干燥时间对PAN微球内硅残余量的影响。(第二章内容)2,聚丙烯腈碳球的制备：对PAN中空微球进行预氧化处理,摸索出了PAN微球预氧化处理的最合适温度;分别对PAN预氧化球进行了不同碳化温度的碳化处理,并且对各个碳化温度制备下的PAN碳球进行红外分析、拉曼分析、电镜分析、耐压测量、保气性能的检测,以及球形度、表面粗糙度等测量：探索了不同碳化升温速率对PAN碳球保气性能的影响,不同的碳化降温速率对PAN碳球结构的影响,成功摸索出保气性能较好的PAN碳球；对保气性较好的碳球进行了壁厚收缩、表面粗糙度变化、球形度变化、密度值变化以及导电性能的测量。 (第三章内容)3,非油体系的聚丙烯腈微球的制备:利用乳液微封装技术制备非油体系(硝基甲烷体系)的PAN双重乳液。通过双喷嘴的乳粒发生器初步可以制备出质量较差的PAN微球。(第四章内容)
【关键词】：惯性约束核聚变靶丸 聚丙烯腈 微流控 碳化 硝基甲烷
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R943
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.1 研究背景8-10
• 1.1.1 能源问题8-9
• 1.1.2 惯性约束聚变(ICF)9-10
• 1.2 ICF靶丸的制备材料10-13
• 1.2.1 ICF实验燃料容器—靶丸10
• 1.2.2 靶丸制备材料10-11
• 1.2.3 PAN结构及性能11-13
• 1.3 ICF靶丸的制备方法13-17
• 1.3.1 炉内成球技术13-15
• 1.3.2 乳液微封装技术15-16
• 1.3.3 降解芯轴技术16-17
• 1.4 靶丸制备技术的发展趋势17
• 1.5 本论文的主要研究目的与内容17-18
• 1.6 参考文献18-20
• 第二章 基于微流控装置制备小尺寸聚丙烯腈微球20-48
• 2.1 引言20-22
• 2.2 实验部分22-26
• 2.2.1 实验材料22
• 2.2.2 实验仪器22-23
• 2.2.3 基于微流控装置制备小尺寸PAN微球23-24
• 2.2.4 基于搅拌法小尺寸PAN微球24-25
• 2.2.5 PAN微球的干燥处理25
• 2.2.6 PAN旋涂膜的制备25-26
• 2.3 结果与讨论26-44
• 2.3.1 搅拌法与微流控技术制备的PAN微球比较26-28
• 2.3.2 PAN薄膜的制备28-32
• 2.3.3 三相流速对PAN微球尺寸大小的影响32-34
• 2.3.4 内相与收集相硅油粘度对PAN微球的影响34-42
• 2.3.5 PAN微球的超临界干燥处理42-44
• 2.4 小结44-45
• 2.5 参考文献45-48
• 第三章 聚丙烯腈微球的碳化研究48-76
• 3.1 引言48-53
• 3.2 实验部分53-54
• 3.2.1 实验试剂53
• 3.2.2 实验仪器53
• 3.2.3 PAN微球的预氧化处理53-54
• 3.2.4 预氧球的碳化处理54
• 3.3 结果与讨论54-71
• 3.3.1 预氧化条件对微球的影响54-56
• 3.3.2 碳化温度对PAN中空微球的影响56-62
• 3.3.3 碳化升温、降温速率对PAN碳球的影响62-64
• 3.3.4 PAN碳球的特征64-71
• 3.3.4.1 PAN微球外观变化64-65
• 3.3.4.2 X光照相技术测量65-66
• 3.3.4.3 PAN微球的密度变化66-67
• 3.3.4.4 PAN微球的表面光洁度变化67-68
• 3.3.4.5 PAN碳球表面焦油的形成68-70
• 3.3.4.6 PAN熙球的导电性能测量70-71
• 3.4 小结71-72
• 3.5 参考文献72-76
• 第四章 非油体系PAN微球的制备76-86
• 4.1 引言76-77
• 4.2 实验部分77-79
• 4.2.1 实验材料77
• 4.2.2 实验仪器77-78
• 4.2.3 基于搅拌法制备非油体系的PAN微球78
• 4.2.4 基于乳液发生器制备非油体系的PAN微球78-79
• 4.3 结果与讨论79-83
• 4.3.1 PAN薄膜热重分析79-80
• 4.3.2 搅拌法制备非油体系的PAN双重乳液80
• 4.3.3 乳液发生器制备非油体系的PAN微球80-83
• 4.4 小结83-84
• 4.5 参考文献84-86
• 第五章 总结与展望86-88
• 5.1 论文总结86
• 5.2 论文的创新点86
• 5.3 今后工作86-88
• 硕士期间发表的论文及申请的专利88-90
• 致谢90

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