气相沉积法制备聚酰亚胺微球的均匀性及性能

为满足惯性约束聚变(ICF)对聚酰亚胺(PI)靶丸的要求,研究了气相沉积过程单体加热温度对PI薄膜厚度的影响并测试其均匀性,测试了脉冲敲击模式下复合微球的表面质量。研究了薄膜热环化过程中的结构变化,并对所得PI薄膜进行了热稳定性分析。研究结果表明:脉冲敲击下制备所得复合微球表面粗糙度均方根值波动在29~45nm之间,在相同时间内其薄膜厚度随单体加热温度的增加而增加,通过调节不同单体加热温度,可将薄膜厚度控制在一定范围;薄膜厚度测试发现其较为均匀,横向和纵向各点厚度相差不足1μm;热环化后聚酰胺酸转化为PI,CONH与COOH结合形成C-N键;热重分析数据显示PI薄膜热稳定性较好,600℃左右才开始大量分解。     

筛网盘对聚α-甲基苯乙烯微球弹跳性能的影响

 介绍了利用筛网设计制作出的一种新型的反弹盘,并用于聚α-甲基苯乙烯（PAMS）微球的弹跳实验。分析了筛网盘与玻璃盘之间的差别和由此带来的对PAMS微球弹跳性能影响。通过实验分别研究了筛网盘相关的参数对微球表面粗糙度的影响。结果表明：采用筛网盘与玻璃盘相比,PAMS微球的弹跳性能的改善非常明显;筛网盘的使用较好地解决了在无等离子体的镀膜环境下（如热蒸发的方法制备PAMS微球表面聚酰亚胺涂层）PAMS微球的弹跳问题;为降低微球表面粗糙度,反弹盘应采用间歇振动的模式。     

导流型热蒸发沉积制备微球表面聚酰胺酸涂层

 在自行研制的导流型热蒸发沉积装置上开展了微球表面聚酰胺酸（PAA）涂层制备工艺研究。探讨了单体原料处理和改变升温过程对沉积速率的影响。两种单体分别采用两个相互独立的蒸发源加热蒸发,使用两个晶振膜厚测量探头,通过对膜厚探头、样品盘和导流管端头三者的空间位置和对称关系的调整和实验标定,实现了两种单体近似等化学计量比的沉积。采用间歇性压电振动或敲击配合样品盘的旋转作为微球运动的激励方式,在聚-α-甲基苯乙烯（PAMS）微球上制备出均匀的表面质量好的PAA涂层。     

占空比对微球a-C:H薄膜制备的影响

采用低压等离子体化学气相沉积方法（LPPCVD）,以反式二丁烯（T₂B）和氢气（H₂）为工作气体,利用间歇跳动模式在微球表面制备30 μm厚a-C:H涂层.利用原子力显微镜（AFM）和X射线照相技术对涂层表面形貌及壁厚均匀性进行表征,结果表明：随占空比减小,制备出的微球a-C:H薄膜表面粗糙度呈下降趋势,而壁厚均匀性随占空比的减小变化不明显;当占空比为1/5时,在直径为（280±50） μm 的聚乙烯醇-聚苯乙烯（PVA-PS）双层球表面制备出30 μm厚的a-C:H涂层,表面均方根粗糙度（RMS）低于30 nm;占空比为1/7时,不能维持微球的稳定跳动. 关键词： 微球 a-C:H薄膜 粗糙度 壁厚均匀性     

固化温度对聚苯乙烯空心微球质量的影响

在乳液微封装技术制备聚苯乙烯空心微球的工艺中,固化过程是决定微球球形度及壁厚均匀性的关键阶段。基于乳粒发生器制备内径(850±10)μm、壁厚(250±25)μm的复合乳粒,以25℃,45℃和65℃作为固化温度,考察了固化温度对微球球形度和壁厚均匀性的影响。结果表明,固化温度越低,界面张力越高,乳液固化速率越慢,微球球形度和壁厚均匀性越好。当固化温度为25℃时,批次微球中球形偏离值优于2μm的微球产率为90%,壁厚偏差值优于2μm的微球产率为40%,明显优于固化温度为45℃和65℃时微球的质量。     

金锥-聚合物球壳靶制备初步研究

 报道了研制快点火物理实验用带金锥固体球壳靶时,采用多次乳化技术制备聚合物空心微球,精密车床加工和电镀技术制备金锥,精密加工实现聚合物微球表面打孔的工艺。窄分布聚苯乙烯制备的空心微球直径与壁厚分布较窄。电镀液的配方、pH值、镀前处理、尖端效应等对镀层的表面质量和镀层与芯轴之间的结合力有重要的影响。采用精密车床加工可以在聚合物微球表面获得直径约120 μm的孔,初步实现金锥与聚合物微球的连接。     

ICF氘代固体靶的研制

 以自制全氘代苯乙烯单体(氘代率99%)为原料, 以偶氮二异丁腈为引发剂, 经自由基本体聚合反应, 先制得全氘代聚苯乙烯, 最后采用乳液微封装技术制得了直径150～450μm、壁厚2～15μm、球形度≥99.5%、同心度95%～98%、表面粗糙度＜30nm的ICF固体靶用空心微球。介绍了制备工艺,并对全氘代聚笨乙烯分子量及其分布的控制,微球壁内气泡形成机理,微球储存稳定性等进行了初步探讨。     

X射线法测量ICF靶丸参数中表面轮廓法的应用

 在ICF靶参数测量中,用接触X射线显微辐射照相法记录微球X射线图像,采用精密表面轮廓仪处理微球X射线图像,直接测量了单层微球壁厚。与光干涉法比较,两种方法测量结果相差小于0.3μm。     

聚苯乙烯相对分子量对薄壁聚苯乙烯空心微球质量的影响北大核心CSCD

激光惯性约束聚变(ICF)作为探索受控核聚变的有效途径,有望获得清洁无污染的能源,而薄壁聚苯乙烯(PS)空心微球是ICF物理实验中亟需的一类微球。针对薄壁空心微球因径厚比(直径/壁厚)增大导致其在干燥、使用中易开裂的问题,研究了PS原料对薄壁微球质量的影响,探讨了其影响机制。结果表明:当油相PS质量分数为4%时,随着油相粘度增加,W1/O/W2复合乳粒稳定性逐渐提高;当油相质量分数不低于8%时,复合乳粒稳定性良好。PS原料对微球表面粗糙度影响较小,微球球形度和壁厚均匀性随初始油相粘度的增大而降低,在干燥过程中微球开裂率随原料力学性能提高而减小。在外水相中引入氟苯(FB)液滴,延缓固化速率,可减小油相粘度增加对微球球形度和壁厚均匀性的不利影响。     

工作压强对空心玻璃微球表面形貌和性能的影响

采用化学气相沉积-氧化烧结法,在不同工作压强条件下,制备了惯性约束聚变靶用空心玻璃微球(HGM)。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、VMR显微镜系统和能谱仪对HGM的表面形貌、球形度、壁厚均匀性以及成分进行了表征。分析了工作压强对HGM表面形貌、球形度、壁厚均匀性和成分的影响以及相互关系。研究表明:HGM的表面形貌随工作压强的增大而变得平滑致密,表面均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大,HGM的球形度没有发生明显变化,而壁厚均匀性得到不断提高,微球中C元素浓度逐渐降低,Si元素浓度不断升高,O元素浓度基本保持不变。     

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。     

Fabrication of polystyrene hollow microspheres as laser fusion targets by optimized density-matched emulsion technique and characterization

Inertial confinement fusion, frequently referred to as ICF, inertial fusion, or laser fusion, is a means of producing energy by imploding small hollow microspheres containing thermonuclear fusion fuel. Polymer microspheres, which are used as fuel containers, can be produced by solution-based micro-encapsulation technique better known as density-matched emulsion technique. The specifications of these microspheres are very rigorous, and various aspects of the emulsion hydrodynamics associated with their production are important in controlling the final product. This paper describes about the optimization of various parameters associated with density-matched emulsion method in order to improve the surface smoothness, wall thickness uniformity and sphericity of hollow polymer microspheres. These polymer microshells have been successfully fabricated in our lab, with 3–30 μm wall thickness and 50–1600 μm diameters. The sphericity and wall thickness uniformity are better than 99%. Elimination of vacuoles and high yield rate has been achieved by adopting the step-wise heating of W₁/O/W₂ emulsion for solvent removal.     

气相沉积法制备聚酰亚胺薄膜不同单体配比的表征及其性能影响

聚酰亚胺微球作为惯性约束聚变的重要候选靶丸之一,其力学性能和热学性能的提高对于实现聚变点火有重要意义.本文以均苯四甲酸二酐和二氨基二苯醚为原料,采用气相沉积法制备了不同单体配比的聚酰胺酸薄膜,研究了制备聚酰胺酸薄膜过程中不同单体蒸发温度对薄膜组成的影响,并对聚酰胺酸薄膜进行热环化处理.采用红外光谱仪分析了聚酰胺酸薄膜和聚酰亚胺薄膜的组成,结果表明:随着二酐蒸发温度的增加,聚酰胺酸薄膜中过量二酐单体的红外吸收振动特征峰(1780 cm~(-1),1850 cm~(-1)强度增加,单体配比由二胺过量到二酐二胺配比均衡再到二酐过量.热环化处理的过程中,薄膜中过量单体会再次蒸发,其红外图谱显示最终产物只有聚酰亚胺,但单体配比接近样品聚酰亚胺红外特征振动峰(1380 cm~(-1))强度更大.X射线衍射图谱显示配比接近的样品具有更高的晶化程度,说明过量单体的存在抑制了聚酰胺酸分子链的生长,造成分子量降低.采用纳米压痕仪和热重分析仪分别测量了聚酰亚胺薄膜的弹性模量和硬度以及失重曲线,结果表明分子量的降低会造成聚酰亚胺薄膜的弹性模量和硬度的降低,同时热稳定性也变差.扫描电子显微镜图像显示聚酰亚胺薄膜呈层状结构,单体配比接近的样品表面状况更好,这一点与聚酰亚胺分子的生长规律相符合.     

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。