化学气相沉积-氧化烧结法制备惯性约束聚变靶用空心玻璃微球

为实现惯性约束聚变靶用空心玻璃微球直径、壁厚的可控,采用等离子体辉光放电聚合技术,以四甲基硅烷为掺杂气源,对化学气相沉积-氧化烧结法制备空心玻璃微球(HGM)这一制备方法进行了探索。实验结果表明:制备直径为400~600μm、壁厚为5~15μm的HGM,原子分数为5%是一个较合适的掺硅量,成功将微球直径和壁厚的收缩量控制在38%左右;玻璃化后样品中C含量明显降低,主要以C—Si键合形式存在,而Si含量相对增加,主要以Si—O键合形式存在;预充1.23×106 Pa氘气的微球,96h后球内剩余气压依然高达72.95%。     

强场物理与快点火靶

氘代聚合物空心微球采用多次乳化技术制备。氘代聚合物采用氘代苯乙烯单体的本体自由基聚合反应制备，重均分子量Mw=189000，分散度d=2．72。采用上述氘代聚苯乙烯制备的空心微球无色透明。研究了聚合物分子量对微球直径与壁厚的影响。与普通聚苯乙烯微球相比，采用窄分布聚苯乙烯制备的空心微球的直径与壁厚较小，并且分布较窄。     

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。     

干凝胶炉法制备聚苯乙烯空心微球

研究了一步乳化法制备初始粒子的过程中相比及搅拌强度对初始粒子直径的影响 ,初步探讨了干凝胶炉内成球过程中 ,炉温、炉内气氛、压力等对聚苯乙烯 (PS)空心微球产率及同心度的影响。以分子量为 2 2万的聚苯乙烯制得了直径在 70～ 550μm的初始粒子 ,经乙醇浸泡后 ,制得了含 2 %质量分数发泡剂的干凝胶粒子 ,并在 Polymer-70 0干凝胶炉上制备出了外直径为 4 0 0～ 90 0 μm、壁厚为 2～1 0 μm、同心度≥ 95%的     

二乙烯基苯泡沫空心球微流体成型技术

基于微流体成型技术,设计开发了一套用于微胶囊制备的T型微通道乳粒发生器,并利用该装置实现了二乙烯基苯空心泡沫微球的连续制备。以二乙烯基苯的邻苯二甲酸二丁酯溶液为油相,以聚乙烯醇的水溶液为外水相,去离子水为内水相,成功制备出二乙烯基苯双重微乳液,并采用水平旋转加热装置使其凝胶固化,再经过溶剂交换、CO2超临界干燥等过程,制备出直径700～1200μm、壁厚60～100μm、密度90～120mg.cm-3的二乙烯基苯空心泡沫微球。利用光学显微镜、扫描电镜和X-透射显微镜表征,结果显示:微胶囊球形度、同心度和壁厚均匀性较好,成活率较高,直径单分散性较好,外表面较粗糙。     

液滴法制备高尺度比玻璃微球壳的研究

 定量给出了液滴法制备玻璃微球壳（HGM）的直径与壁厚之间的依存关系,确定了制备大直径薄壁HGM的液滴炉温度分布、抽气速率、溶液浓度和液滴发生器操作参数等工艺条件,制备出直径为300～450μm、壁厚为0.7～1.2μm、尺度比为300～700的HGM,表面粗糙度优于10nm,球形度和同心度均优于97%,耐外压能力大于0.91MPa,耐内压能力至少大于0.43MPa。     

基于温度梯度的ICF冷冻靶均化技术研究

惯性约束聚变(ICF)冷冻靶中氘氘(D2)、氘氚(DT)等燃料冰层在靶丸中的分布由靶丸所处的温度场决定。在氘氘冷冻靶中,垂直温度梯度引起的气-液界面张力梯度可以抵消重力作用,使氘氘液体在靶丸内均匀分布;然后在氘氘的三相点附近缓慢降温,可以实现燃料冰层的均化。在氘氘冷冻靶均化实验系统上,采用温度梯度结合制冷速率与制冷过程控制的方法,实现了1mm直径、30μm壁厚的辉光放电聚合物(GDP)靶丸中氘氘冰层的均化,对背光阴影图像中亮环位置进行分析表明:氘氘冰层的平均厚度为185.56μm,均匀度为80.2%,模数-功率谱曲线中模数2~100对应的内表面粗糙度为2.26μm。     

新型无油、小体积微球高压充氘氚系统的研制

根据国内激光惯性约束聚变研究对氘氚微球靶的更高要求，新研制了一套能制备15．0MPa氘氚玻璃微球靶系统，结构见图1。     

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。     

聚芳亚胺酮空心微球的制备

 利用微流体技术和双重乳液技术对大直径聚芳亚胺亚胺酮空心微球的制备条件进行了讨论。完成了微球壁厚和直径的控制研究,并讨论了密度不匹配对微球质量的影响。获得了直径0.6～2.0 mm,壁厚5.0～20.0 μm的聚合物微球材料,并对微球制备过程中相分离对聚合物微球形貌的影响进行了分析,结果表明：在聚合物微球外表面易于进行spinodal分相,而在内表面易于进行binodal分相,因此微球内外表面具有不同的形貌结构。同批次制备微球中,平均直径±5%范围内的微球数占88%,球形度大于99%。     

塑料微球表面制备聚乙烯醇涂层研究进展

在聚苯乙烯（PS）-聚乙烯醇（PVA）-碳氢聚合物（CH）三层球的设计中制备PVA涂层的方法主要包括乳液微封装法、炉内成球涂层法、浸(旋)涂法、界面缩聚法及喷涂法等,前三种方法目前最为常用。总结了前三种制备PVA涂层方法的优缺点及目前的研究和制备现状。乳液微封装法适合于500 m以下小尺寸双层球的制备,具有微球成活率高、产品质量较好等优点,但制备过程受人为因素影响较大,且不易制备大直径双层球。炉内成球涂层法也适用于小尺寸双层球的制备,其制备周期短,但液滴发生器的设计苛刻,PVA层的均匀性差,且不易制得较大尺寸的双层球。浸（旋）涂法可制备1000 m以上的大直径双层球,但该方法中影响PVA涂层铺展的因素较多,得到的PVA涂层均匀性较差,且涂层很薄。     

Z箍缩靶用聚合物丝的弛豫特性

 聚苯乙烯（PS）,聚乙烯（PE）及其的氘代物是Z箍缩驱动惯性约束聚变（ICF）实验中的重要固体燃料容器材料,针对物理实验对其形状的特殊要求,利用高压毛细管流变仪及HAUL-OFF熔体拉伸测试单元进行熔融纺丝,制备出直径为30～100 μm的聚合物丝样品。通过对PS,PE以及氘代聚苯乙烯（DPS）丝的力学弛豫性质研究发现：在相同的恒定应力下,实验用PS丝的蠕变量明显小于PE丝,PS丝表现出更好的尺寸稳定性;当定伸长为1％时,PS丝的松弛率明显小于PE丝;DPS丝的蠕变及应力松弛行为与PS丝具有相同的变化趋势。     

Real-space observation of nanojet-induced modes in a chain of microspheres

The three-dimensional real-space observation of photonic nanojet-induced modes in a chain of microspheres with different diameters is reported. The optical transmission properties of a chain of microspheres are studied by using high resolution finite-difference time-domain calculation. The photonic nanojet-induced modes in different chains of microspheres are measured by using a scanning optical microscope system with an optical-fiber probe. We observe the photonic nanojet-induced modes from optical microscope images for chains of 3 μm, 5 μm, and 8 μm microspheres deposited on a patterned silicon substrate. The incident beam can be periodically reproduced in chains of dielectric microspheres giving rise to lossless periodically optical focusing with period of two diameters. Detailed theoretical and experimental data on the transmission, scattering loss, and field-of-view are presented. This waveguide technique can be used in biomedical microscopy, ultra-precise laser process, microfluidics, and nanophotonic circuits.     

Surface morphology and in vitro release performance of double-walled PLLA/PLGA microspheres entrapping a highly water-soluble drug

Double-walled microspheres trapping gentamicin sulphate were prepared from poly(l-lactic acid) (PLLA) and poly(l-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) as a delivery system for highly hydrophilic antibiotics. The surface and cross-section morphology of the microspheres were characterized by SEM and FTIR. The diameters of the microspheres were ranging from about 50 μm to 700 μm. A low initial burst was achieved. The encapsulation efficiency was more than 70% and the cumulative drug release was about 40% for 30 days. The results indicated that the double-walled microspheres were able to achieve higher encapsulation efficiency and lower initial burst for highly water-soluble drugs.     

聚硅氧烷微球/PMMA光散射材料的 制备与光学性能

采用共混法以聚硅氧烷微球作为光散射剂,聚甲基丙烯酸甲酯为基材制备光散射材料.研究了聚硅氧烷微球的粒径与浓度对光散射材料总光透过率与扩散率的影响并与理论模拟值进行了对比分析.研究结果表明,聚硅氧烷微球与聚甲基丙烯酸甲酯折射率匹配良好,较好地解决了光散射材料透光率与扩散率之间的矛盾,实现了高透射与高雾度的双重要求.当微球粒径为5 μm,填充浓度为0.6 wt%时,厚度为1 mm的光散射材料总光透过率为88.5%,扩散率为89.5%.可见光波段总光透过率基本不受光源波长变化影响.选取合适粒径,扩散率随光源波长变化也可降至最低,有效避免了波长色散现象.实验数据与理论模拟结果符合良好.     

聚硅氧烷微球/PMMA光散射材料的制备与光学性能

采用共混法以聚硅氧烷微球作为光散射剂,聚甲基丙烯酸甲酯为基材制备光散射材料.研究了聚硅氧烷微球的粒径与浓度对光散射材料总光透过率与扩散率的影响并与理论模拟值进行了对比分析.研究结果表明,聚硅氧烷微球与聚甲基丙烯酸甲酯折射率匹配良好,较好地解决了光散射材料透光率与扩散率之间的矛盾,实现了高透射与高雾度的双重要求.当微球粒径为5μm,填充浓度为0.6wt%时,厚度为1mm的光散射材料总光透过率为88.5%,扩散率为89.5%.可见光波段总光透过率基本不受光源波长变化影响.选取合适粒径,扩散率随光源波长变化也可降至最低,有效避免了波长色散现象.实验数据与理论模拟结果符合良好.     

氘代聚合物膜靶制备技术与性能研究

 氘代聚合物膜是快点火基础物理实验的一种重要靶型。通过氘代苯乙烯单体的本体自由基聚合反应制备氘代聚苯乙烯，并利用流延法和浇铸法制备出厚度从几十nm到数百μm的膜靶。溶剂挥发过程中的随机扰动对膜厚均匀性造成影响，采用清洁的基片和在涂沫基片或模具外加防护罩可以降低这种影响。采用PVA作脱膜剂有利于获得较薄的聚合物薄膜。DSC分析表明薄膜的玻璃化转变温度与热处理过程有关，缓慢退火有利于提高Ｔ-g和储能模量。     

Fiber coupling to BaTiO3 glass microspheres in an aqueous environment

Compact microspheres with high-quality (Q) whispering gallery modes are required for many applications involving liquid immersion, such as sensing nanoparticles and studying resonant radiative pressure effects. We show that high-index (1.9 and 2.1) barium titanate glass (BTG) microspheres are perfect candidates for these applications due to their high-Q (～10(4) in the 1100-1600 nm range) resonances evanescently excited in spheres with diameters of 4-15 μm. By reattaching the spheres at different positions along a tapered optical fiber, we show that the coupling constant exponentially increases with thinner fiber diameters. We demonstrate the close to critical coupling regime with intrinsic Q=3×10(4) for water immersed 14 μm BTG spheres.     

Investigation of carbon microspheres prepared by solid-phase pyrolysis of metal-free phthalocyanine

By using solid-phase pyrolysis of metal-free phthalocyanine (H₂C₃₂N₈H₁₆) we have prepared carbon microspheres with a mean diameter from 2–3.5 μm and sufficiently narrow size distribution. The elemental composition, structure and morphology of samples were studied by scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray microanalysis, and X-ray diffraction. A strong electron paramagnetism was revealed in microspheres.     

The Optical Properties of Polydisperse Glass Microsphere Ensembles in the Infrared Spectral Region

Semitransparent composites with glass microspheres are promising modern materials. In particular, they contribute to the increase of the efficiency of heat-insulating coatings. An experimental study of the transmission and scattering of infrared radiation (at wavelengths from 2 to 25 μm) by a sodium borosilicate glass microsphere powder is presented. The spectra, angular-scattering patterns, and the degree of polarization of scattered radiation were studied.