PA-PVA-CH塑料微球充D2和Ar

ICF塑料靶丸典型结构由3层组成：内层起支撑作用的聚苯乙烯（PS），中间起阻气作用的聚乙烯醇（PVA）和外部的烧蚀层碳氢（CH）。作为靶丸，空心塑料微球内的气体由燃料气体和诊断气体组成。燃料气体目前使用的主要是D2。塑料微球采用热扩散法充气，D2在塑料球壳中扩散很快，而Ar却渗透很慢，因此，塑料靶丸充气的核心工艺是如何充Ar和如何保D2。利用充Ar条件充D2或利用保D2技术保Ar都是很容易实现的。塑料微球充气在自行研制的充气系统中完成，球内气体采用四极质谱或X射线荧光谱仪进行测量。     

电子束辐照对玻璃微球储氚性能的影响

 以研究氚衰变β电子对玻璃微球保气性能为目标,利用XPS在线测量技术研究了电子束照射下碱式硼硅酸盐玻璃中K+离子的迁移以及由此引发的空心玻璃微球保气性能的下降。研究表明：在阈值剂量以上,随着玻璃组分中K+含量的增加,由于K+离子迁移导致的阻气特性的下降效应越明显;对于一定组成的玻璃微球,电子照射剂量越大,通道网络的形成越容易,玻璃微球的保气性能下降越迅速。     

薄壁玻璃微球壳的热扩散充气

 导出了热扩散一步充气法和分步充气法充气时,薄壁玻璃微球壳的内压变化,及其在空气中的气体渗漏速率和保气半寿命的表达式,提出了确定分步充气过程操作参数的约束条件。D₂气体通过薄壁玻璃微球壳的扩散速率与分步法充D₂气体时其内压的实验测量值与计算值相符合。     

激光聚变空心玻璃微球靶丸充氖工艺

 叙述了空心玻璃微球用渗透法进行高温充氖诊断气体工艺研究。分析了影响球内气体压力的一些因素；获得了向不同类型的玻璃微球中充氖诊断气体的最佳充气条件。利用该法在空心玻璃微球中充入了0.02～3MPa的氖诊断气体。     

空心微球气体总量抽样测量误差分析

 间接驱动内爆靶丸由外层CH涂层，内层玻璃球壳和内部充入的气体组成。当玻璃球外涂CH后，球内的气体只能抽检而没有无损测量方法。在大量实验和数据基础上，研究了液滴法制备空心玻璃微球气体渗透系数的差异和分布，利用数理统计方法对实验数据进行了分析和处理，计算了空心玻璃微球对氘气渗透系数的误差，微球预充气挑选方案产生的误差及分布。最后根据现在的抽样测量方案计算了误判的概率。     

玻璃微球壁厚和预充气工艺对气体渗透性能的影响

 以空心玻璃微球为研究对象，利用高压充气系统充气，测量了不同条件下玻璃微球对氘气在室温条件下的气体渗透系数。研究结果表明：微球的壁厚对气体渗透系数影响较大，2 mm以上厚壁球的气体渗透系数约5.0×10^-22 mol·m^-1·s^-1·Pa^-1，而壁厚小于1 mm时，渗透系数约1.56×10^-20 mol·m^-1·s^-1·Pa^-1，两者相差30倍。预充气挑选工艺对微球的气体渗透系数也产生一定影响，对于薄壁空心玻璃微球一次充放气气体渗透系数增加约50％，两次充放气则增大一倍左右。对上述影响因素进行了初步的探讨，气体渗透系数改变的主要原因是玻璃微球表面的结构裂纹、空位和缺陷。     

SiO2水玻璃微球辐射增强扩散研究

激光惯性约束聚变使用的玻璃微球经中子辐照后,产生辐射增强扩散效应,Ar在玻璃微球中的扩散性能显著改善,获得了常规加热加压扩散方式无法得到的扩散效果。而带电离子辐照玻璃微球后Ar的扩散性能却没有明显改善。研究了中子和其它带电粒子辐射增强扩散效应的差异。After being radiated by neutron, the glass microspheres, which used in ICF research, have greatly increased the ability of Ar diffusion in it because of the radiation-enhanced diffusion. Such results cannot be achieved by means of thermal diffusion. But after being radiated by charged particles, the ability of Ar diffusion in glass has not increased very much. The differences of the radiation-enhanced diffusion caused by neutron and ions are presented.     

载气组份对空心玻璃微球炉内成球过程的影响

为实现惯性约束聚变靶用空心玻璃微球的干凝胶法高效制备,从数值模拟和工艺实验两个方面研究了载气组份对干凝胶粒子炉内成球过程及最终空心玻璃微球性能的影响。结果表明:载气组份显著影响粒子/微球与载气之间的热量和质量传递过程,但载气组份对粒子/微球在炉内的下落速度影响很小;提高载气中氦气的体积分数可以显著提高干凝胶粒子在吸热阶段的升温速率,更为迅速有效地完成封装过程,这不仅使得干凝胶粒子发泡成为空心球的比例增大,而且还有利于制备得到大纵横比的空心玻璃微球;但是,在载气中保持适当体积分数的氩气,有利于提高玻璃微球的表面质量和成品率。当载气中氦气的体积分数在50%~80%时,干凝胶粒子的成球率较高,空心玻璃微球的球形度、同心度和表面粗糙度能满足制靶要求。     

低强度空心玻璃微球充氘氚气体工艺研究

 采用分步法对低强度空心玻璃微球充氘氚气体。为了充气,建立一套高压系统,在15MPa下漏率为3.7×10^-4 PaL/s。用铀床和LaNi₅床组合起来,作为充气的高压气源。室温和250℃时,玻璃微球的最大承受压力为1.0MPa,内外压之比约0.51。在250℃时,对微球进行充气,充进微球内的氘氚气体量为0.51～0.54Mpa,满足了物理实验的要求。     

FTIR与XRD的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO2空心微球制备机理研究

随着社会经济的发展,环境空气品质已经成为研究热点。TiO₂是一种化学稳定性高,耐腐蚀性强,对人体无毒无害的N型半导体材料。利用TiO₂的光催化性能提高室内环境空气品质已经成为研究焦点,但是由于TiO₂只能在紫外光源下才具有较高的光催化效率,而在可见光源下的光催化效率较低,从而极大的限制了TiO₂在室内环境领域的发展。因此,研发在可见光源下具有良好光催化性能的TiO₂复合材料势在必行。利用元素掺杂改性技术与提高比表面积方法可以改善光催化反应过程中量子效率和对光能的利用率,以加快电子和空穴向表面迁移的速率同时降低光生载流子的复合机率。以二氧化硅SiO₂为模板、聚乙烯吡咯烷酮为成膜剂、硝酸铈Ce(NO₃)₃·6H₂O和硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O为改性剂采用溶胶-凝胶法制备均匀粒度分布的Ce-Cu/TiO₂空心微球,并将制备过程分为四个阶段,即纳米SiO₂球模板的制备、Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球凝胶的制备、Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球的制备和Ce-Cu/TiO₂空心微球的制备。利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）与X射线衍射仪（XRD）对Ce-Cu/TiO₂空心微球的制备过程各阶段生成物进行测试与分析,即在纳米SiO₂球模板的制备阶段从微观角度研究纳米SiO₂球模板的搭建过程,在Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球凝胶的制备阶段研究TiO₂附着于纳米SiO₂球模板的过程,在Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球的制备阶段研究煅烧工艺对Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球中晶相与结构的影响,在Ce-Cu/TiO₂空心微球的制备阶段研究氢氧化钠溶液对Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球中纳米SiO₂球模板洗涤效果的影响。利用紫外-可见分光光度计（UV-Vis）对Ce-Cu/TiO₂空心微球的光响应性能进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO₂空心微球对可见光源的利用效率。利用激光粒度分析仪（LPSA）与扫描电子显微镜（SEM）对Ce-Cu/TiO₂空心微球的粒度分布与微观形貌进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO₂空心微球的均匀粒度分布效果。结果表明：以Si-O-Si基团构建非晶体结构的无定形态纳米SiO₂球模板,有利于聚乙烯吡咯烷酮在纳米SiO₂球模板表面附着,从而控制Ce-Cu/TiO₂空心微球的空腔结构。Ce-Cu掺杂基本进入TiO₂晶体,极少进入纳米SiO₂球模板晶体,从而抑制了Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球中TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变。Ce-Cu掺杂TiO₂可以促使TiO₂内部形成新的能级,实现能量较小的光子捕获e-和h+,从而提高Ce-Cu/TiO₂空心微球对可见光源的利用效率。Ce-Cu/TiO₂空心微球的表面光滑且不存在明显的缺陷,其形貌呈现良好的球体且粒径分布均匀,即d₉₀为219.54 nm,d₅₀为151.60 nm、d₁₀为103.84 nm,以及d₉₀-d₁₀为115.70 nm。研究结果为进一步获得可见光源下具有良好光催化性能的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO₂空心微球提供理论依据和研究基础。     

惯性约束聚变靶用空心玻璃微球的渗透性能

为实现对干凝胶法空心玻璃微球(HGM)渗透性能的有效调控,研究了初始玻璃配方、载气成分、精炼温度、精炼区长度、HGM壁厚对HGM渗透性能的影响。结果表明:当精炼温度低于1400 ℃时,初始玻璃配方对HGM渗透性能有显著影响。但是,随着精炼温度的升高和精炼区长度的延长,液态玻璃中碱金属氧化物的挥发比例逐渐增大,由不同初始玻璃配方制备的HGM对氘气的渗透性能逐渐趋近于相同。随着载气中氦气体积分数的降低或HGM壁厚的增大,室温下HGM对氘气的渗透系数逐渐减小。     

Structural Characteristics of Metal Nanoparticles in Glass Upon Irradiation-Assisted Processing

Irradiation-assisted processing, i.e. ion, electron and laser irradiation, have been applied to fabricate metal/glass nanocomposites. The particle configurations are studied by transmission electron microscopy to get some insight into the rather complex formation mechanisms. Special attention is given to spheroidally shaped particles surrounded by smaller secondary particles observed upon ion beam mixing of silica/silver/silica layer compounds as well as irradiating femtosecond laser pulses on sodium silicate glass containing spherical silver particles. Another unique type of structure are cavities observed in silver particles formed by high fluence ion implantation into silica as well as upon laser pulse irradiation of silver particles in glass. The experimental findings are discussed in terms of irradiation-induced defect formation and radiation-enhanced diffusion.     

基于ANSYS的脉冲激光辐照石英玻璃的温度场数值模拟

采用有限元仿真软件ANSYS 12.0对脉冲功率激光辐照石英玻璃建立了热力学模型,对其表面温度场进行了数值模拟,得到了在不同激光功率密度下的瞬态温度场分布,并对模拟结果进行了分析和研究,为激光辐照石英玻璃实验提供依据.     

空心玻璃微球与载气之间传热过程的影响因素

 为实现玻璃微球与载气之间传热过程的定量控制，建立了玻璃微球与载气之间的热传递模型，研究了载气组份、温度、压力以及微球直径和壁厚对玻璃微球与载气之间传热过程的影响。结果表明：在干凝胶法制备空心玻璃微球工艺中常用载气组份、温度和压力范围内，载气温度和压力对玻璃微球与载气之间传热阻力的影响都可以忽略，但载气中的氦气含量对微球与载气之间传热阻力的影响很显著。随着微球壁厚的增大，玻璃微球与载气之间传热阻力显著增加。因此，改变载气中的氦气含量可以作为控制微球与载气之间传热过程的有效方法，并且随着微球壁厚的增大，提高载气中的氦气含量对增强载气与微球之间传热性能的作用逐渐增强。     

微流控制备单分散微米级SiO2微球

采用软模板法制备出了聚二甲基硅氧烷微流控装置。利用该装置讨论了正硅酸乙酯和氨水的用量分别对反应体系凝胶化时间的影响,确定了制备SiO2微球的优化反应体系,即二甲基乙酰胺、正硅酸乙酯和氨水的体积比为8∶4∶1,实验所需的反应温度为60 ℃。实验发现:在微流体通道中,分散相的流速越大,粒径越大;连续相流速越大,粒径越小。因此,通过控制微流控装置中分散相和连续相的流速制备了粒径40~220 m的单分散SiO2微球,并对其形貌进行表征。光学显微镜和粒径分析均表明所制备的SiO2微球球形度高,单分散性好。     

乳化剂组成与压力对中空聚合物微球的影响

 在高温高压下,以单分散的P(St-MAA)为种子微球,采用碱/冷却法制备了P(St-MAA)中空聚合物微球。研究了乳化剂 (Tween-80和Span-80) 组成对P(St-MAA)种子微球的影响和压力对其形成中空结构的影响。扫描电子显微镜、透射电子显微镜等测试分析表明,乳化剂组成对种子微球的分散性影响明显：P（St-MAA)粒子的单分散性随着Tween-80含量的增加而逐渐变好。当单体St与MAA质量比一定时,乳化剂Tween-80与Span-80的质量比为3∶1时,可得到制备中空微球必需的单分散P(St-MAA)种子微球;种子微球经高温高压处理后,可形成平均壁厚为50 nm的单分散中空聚合物微球。     

Numerical simulation of the process of wave separation of solid particles in resonance gas vibrations in the closed pipe

Drift of solid suspended particles under the action of longitudinal resonance vibrations of the gas column in a closed pipe is studied numerically. Nonlinear gas vibrations with the motion remaining to be laminar are considered. The gas velocity field contains periodic nonlinear waves and an acoustic flow, and the particles move under the action of the Stokes force. For the first, second, and third eigenfrequencies of the longitudinal gas column vibrations, distributions of light and heavy particles observed in the wave field of the closed pipe are obtained.