微腔内气体抽离的多尺度模拟与分析

基于适用于整个克努森数范围的流动理论,建立了去除惯性约束聚变实验中靶丸内空气的理论模型,并设计实验验证了此模型的可靠性。物理实验要求靶丸内空气浓度低于10×10?6,数值模拟了去除靶丸内空气的过程,重点分析了靶丸内空气浓度、压力与除气时间的关系。计算并比较了单管路一次抽气法、单管路循环抽气法与双管路流洗法三种去除靶丸内空气方法的时间成本。数值计算结果表明:单管路一次抽气法中,靶丸上的微通道的存在对去除靶丸内空气所需时间的影响不可忽略,在考虑靶丸上微通道与充气管的情况下,需要1961.77 h才能使靶丸内的空气浓度达到标准。单管路循环抽气法中,抽气次数与单次抽气程度会影响去除靶丸内空气所需总时间,在单次抽气程度值取最优的情况下,采用充三次,抽四次的方案可使达标总时间减少至1 h左右,此方案下单次充气和抽气时间分别为6 min和10 min。而采用双管路流洗法则仅需11 min便可使靶丸内空气浓度达标。     

掺钛空心玻璃微球制备技术

为实现惯性约束聚变靶用空心玻璃微球的均匀掺杂,采用溶胶-凝胶技术结合炉内成球法,以钛酸四丁酯为掺杂剂,对钛掺杂玻璃溶胶-钛掺杂玻璃凝胶-钛掺杂干凝胶粒子-钛掺杂空心玻璃微球（Ti-HGM）这一掺钛空心玻璃微球的制备方法进行了探索。实验结果表明:掺钛效应使空心玻璃微球壁厚均匀性、同心度有所降低,但对壁厚、直径控制基本无影响;Ti与Si原子分数比为2.23%的Ti-HGM掺杂基本均匀,近70%微球的保气半寿命在一个月以上。     

充气过程对微球表面形貌的影响

对空心玻璃微球(HGM)在高温充气过程中的表面形貌进行了研究。分析局部晶化出现的时间和条件，并通过其表面形貌、成分分析探究了其随时间的变化规律。研究结果表明:影响HGM高温充气后表面形貌的因素主要有充气温度和充气压力；充气温度越高、压力越大表面形貌发生变化所需时间越短。导致表面形貌变化的本质原因是结晶分相，结晶成分主要由Na, B等元素组成。HGM的表面结晶分相使其表面粗糙度大幅度升高，但随着脱离充气环境后放置时间的延长而又逐渐降低。其表面粗糙度降低的主要原因是Na, B等元素的逆向迁移。     

点火靶用芯轴微球小批量测量

基于VMR显微镜系统,提出了一种小批量测量聚-甲基苯乙烯(PAMS)芯轴直径和球形度的方法,初选满足技术指标的微球。小批量测量1 mm标准球,测量结果95%出现在（998.21.2）m之间。测量值与标准值之间的偏差为标准值的0.06%,扩展不确定度偏差为测量值的0.24%,说明该批量测量结果准确度和稳定性较好。将此方法应用于PAMS芯轴初选,与手动测量结果相比,批量测量结果的偏差具有单向性,且最大偏差约10 m,满足初选测量要求。     

分子量对PAMS热降解等温活化能的影响

聚α-甲基苯乙烯(PAMS)是制备激光惯性约束聚变(ICF)用靶丸的重要芯轴材料之一。采用快速热解气相色谱-质谱法(Py-GC-MS)和热重分析技术(TG/DTG)分析了不同分子量PAMS的热降解产物和热降解温度,并通过Arrhenius方程计算了不同分子量PAMS的等温热降解活化能。结果表明:分子量对PAMS热降解产物的影响可忽略不计,其热降解产物均为α甲基苯乙烯单体,且产率均接近100%;热降解温度随PAMS分子量的增加而降低,其热降解温度介于240~450 ℃之间;在相同降解率下,随分子量的减小,PAMS的热降解活化能增加,且PAMS的热降解活化能随着热降解率的增加而增加。     

厚壁空心微球的球形度和壁厚均匀性的表征研究

为建立高效简洁的厚壁空心微球球形度和壁厚均匀性的表征和测量方法,以内径850μm、壁厚25μm的厚壁聚苯乙烯(PS)微球为测量对象,分析球形度和壁厚均匀性的表征方法,探讨测量过程中采样方式对表征微球球形度和壁厚均匀性的影响。研究表明:对于批量微球球形度和壁厚均匀性的表征,当抽样数目不小于30时,测量结果之间的差异很小;而对于单一微球的球形度和壁厚均匀性的表征,至少3个不同投影面的测量结果的平均值才趋于稳定。不同投影面导致球形度或壁厚均匀性较差的批次样品的测量结果有一定差异,多次投影测量可提高测量结果的可靠性。     

搅拌法制备聚合物微球中油水相对壁厚的影响

为了研究乳液微封装技术中油水相对微球壁厚的影响,推导了在理想状态下微球壁厚、油相质量分数和油水相比这三者之间的函数关系。结果表明:当内相水滴半径和油相质量分数为常数时,微球壁厚是油水相比的单增函数;而当内相水滴半径和油水相比为常数时,微球壁厚是油相质量分数的单增函数。即提高油相质量分数或增大油水相比对增加壁厚而言具有等效性。根据此规律,在搅拌法制备小直径聚苯乙烯微球中,通过调整油水相的各参数,确定了制备小直径厚壁聚苯乙烯微球的关键工艺参数。实验表明:采用搅拌法制备10~25 m壁厚的小直径聚苯乙烯微球时,油相质量分数宜配制为5.3%~7.0%,油水相比宜控制在1.6~2.2之间,而外水相中聚乙烯醇质量分数宜控制在1%~3%之内。