低密度稀土氧化物基气凝胶靶的研制

低密度的高原子序数元素氧化物气凝胶由于前驱体形成端基双键而易于收缩和开裂。通过调控配位环境结合无机分散溶胶凝胶法,制备了稀土氧化物气凝胶。氧化镧基气凝胶和氧化钇基气凝胶块体的成型性好,最低密度分别为0.05g·cm-3和0.06g·cm-3。其成分分别为六方相的La(OH)3和六方相的Y(OH)3,而聚丙烯酸中的羧基与稀土离子之间以桥接的方式进行配位。两种气凝胶均存在明显的多级结构,氧化镧基和氧化钇基气凝胶的初级粒子分别为纤维状和片/球混合形貌,而其二级粒子均为球形。两种气凝胶的比表面积分别为229.1m2·g-1和229.6m2·g-1。该方法制备的稀土氧化物气凝胶具有低的密度和纳米尺度的均匀性,在背光源中有潜在的应用。     

ICF分解实验用双介质调制靶的研制

为了研究惯性约束聚变(ICF)实验用靶丸不同密度界面的流体力学不稳定性增长,设计并制备了聚苯乙烯(CH)/碳气凝胶(CRF),CRF/硅气凝胶(SiO2)和CH/Al三种双介质调制靶。采用溶胶-凝胶工艺制备了密度分别为250和800mg/cm3的CRF气凝胶薄片;采用激光微加工工艺分别在两种不同密度的CRF薄片和工业用纯Al箔上引入调制图形;采用旋涂工艺在Al箔和CRF薄片(250mg/cm3)的调制表面制备一层CH薄膜,得到CH/Al和CH/CRF双介质调制靶,采用溶胶-凝胶工艺在CRF薄片(800mg/cm3)表面制备一层低密度SiO2气凝胶,得到CRF/SiO2双介质调制靶。采用电子天平、扫描电子显微镜、工具显微镜和台阶仪对所制备的CH/CRF,CRF/SiO2和CH/Al三种双介质调制靶进行靶参数测量。结果表明:三种双介质调制靶层与层之间结合紧密,界面清晰,调制图形为正弦,靶参数测量准确。     

碳气凝胶/聚苯乙烯双介质柱状靶的研制

 介绍了碳气凝胶/聚苯乙烯（CRF/CH）双介质柱状靶的制备方法。使用溶胶-凝胶法和微模具原位成型法制备了直径为820 μm的间苯二酚-甲醛（RF）气凝胶微柱,在氮气保护下进行高温碳化后得到直径为730 μm、密度为250 mg·cm^-3的CRF微柱;采用浸渍提拉法在CRF微柱柱面镀制一层厚度为26 μm 的CH薄膜, 形成CRF/CH双介质结构;采用机械微切割技术制备了长度为1 mm, 内径为730 μm,壁厚为26 μm的CRF/CH双介质柱状靶。实验研究了RF,CRF气凝胶微柱的制备工艺、微观形貌及CRF微柱轴向和径向的密度均匀性,探讨了影响CH薄膜厚度的主要因素,并对CH薄膜的表面形貌和两种材料之间的界面进行了表征。     

窄缝条件下影响微波单缝衍射图样的主要因素

通过测量30mm窄缝宽条件下微波单缝衍射图样,发现其主极大以及其它多处场强分布与理论图像不符.分别从单缝板边缘绕射、微波分光计底座反射和发射喇叭口干涉等方面定性探讨出现以上现象的原因,并由此提出一些改进方案.     

快速制备高掺杂CuO/SiO2复合气凝胶

通过环氧丙烷预反应法, 以乙腈为溶剂快速制备了高掺杂的氧化铜/二氧化硅复合气凝胶. 在典型的合成过程中, 将正硅酸甲酯(TMOS)、乙腈、去离子水和环氧丙烷混合进行预反应, 然后将该溶液与氯化铜的乙腈-水溶液混合并添加环氧丙烷, 在35℃烘箱中静置0.5 h 后转化为湿凝胶, 再经过CO₂超临界流体干燥和热处理即可获得黑色块状CuO/SiO₂复合气凝胶. 最终气凝胶样品密度约为180 mg·cm^-3, 比表面积高达625 m2·g^-1, 平均掺杂比为19.91%±2.42% (Cu:Si 摩尔比), 压缩模量为1.639 MPa, 具有成型性好、分散均匀等优点,是良好的背光源靶材料. 本论文还通过对比实验对凝胶化过程的机理进行分析, 结果表明, 通过改变溶剂和采用环氧丙烷预催化均衡了两种不同前驱体的反应速率, 实现了共凝胶的目的. 此外, 该方法还有望为其它金属氧化物/二氧化硅复合气凝胶的制备提供新思路.     

空间高速粒子捕获用密度梯度气凝胶的热学与力学特性

采用正硅酸四乙酯(TEOS)的乙醇-水溶液为前驱体,氢氟酸为催化剂,结合溶胶-凝胶过程与CO2超临界流体干燥工艺,一步反应获得了密度为40-175mg·cm-3的单元气凝胶.以上述工艺为基础,通过逐层凝胶法、溶胶共凝法和梯度溶胶共凝胶法分别制备了三种密度梯度气凝胶样品,并研究了其功能梯度特性.结果表明:不同密度的气凝胶均具有粒径约为40-90nm球形颗粒构成的三维骨架结构,密度越低,骨架越疏松,峰值孔径越大,孔径分布也更为分散;三种方法制备的样品均具有明显的密度梯度,梯度特性由不连续到连续.动态热机械性能测试表明,随着密度的降低,气凝胶在低温(-100℃)和常温(25℃)下杨氏模量均有减小的趋势,其范围分别约为4.6×105-1.9×105Pa和5.0×105-2.1×105Pa.热学测试表明,随着密度的降低,气凝胶的热扩散系数增高,单位体积热容降低,而热导率则不成单调变化.     

环氧化物法制备锑掺杂氧化锡气凝胶

以无机金属盐为前驱体,采用环氧丙烷添加法结合CO2超临界流体干燥和热处理工艺,制备了不同锑掺杂浓度的二氧化锡(ATO)气凝胶.所得气凝胶为深蓝色块体,平均密度约为600 mg?cm-3,锑掺杂浓度在5%到20%(x)之间.电子显微镜图片显示ATO气凝胶的骨架由粒径约为数十纳米的颗粒堆积而成,而这些颗粒又由数纳米的初级球形颗粒构成.X射线衍射谱表明,样品的主要晶相为SnO2四方相金红石结构,锑的掺杂仅引起微小的晶格畸变.X射线光电子谱显示锡元素以+4价态存在,而锑则具有+3和+5的混合价态.四探针电阻率测试仪的结果表明,ATO气凝胶的电阻率在2.7-40Ω?cm之间变化,其中在锑掺杂浓度(x)为12%时具有最低电阻率.     

微波在波导中传输时膜片对驻波比的影响

测定微波在波导中固定频率、匹配负载时的传导,通过改变膜片的特性,使形成的行驻波发生改变,在实验的基础上研究了影响行驻波比的因素.实验结果表明:影响驻波比的主要因素是膜片的反射率.     

溶剂对块体La基气凝胶性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺,以氯化镧(LaCl3·7H2O)为前驱体,以甲醇和乙醇为溶剂,聚丙烯酸为分散剂,环氧丙烷为凝胶促进剂,分别合成两种性能不同的稀土La基气凝胶。采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、比表面积与孔径分析仪、力学性能测试仪对不同溶剂制备的两种稀土La基气凝胶的微观结构、成分、比表面积、孔径分布和力学性能进行了研究表征。结果表明,以甲醇和乙醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶都具有纳米多孔材料的典型特征,由大量nm量级的球形和长条形颗粒胶连而成,孔洞结构丰富。以乙醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶的网络骨架更纤细,孔洞更大,比表面积达到220m2·g-1,密度约为160mg·cm-3,但力学性能较差。而以甲醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶的网络骨架更强壮,孔洞更小,比表面积达到95m2·g-1,密度约为350mg·cm-3,力学性能较好。样品性能上的差异可能是由甲醇的极性比乙醇的极性强引起的。