ICF用納米磁性粉體摻雜聚苯乙烯靶丸材料研究.pdf

1、慣性約束核聚變ICF實(shí)用化的一個(gè)“瓶頸”是其能量增益太低。而ICF的能量增益大小與靶丸的設(shè)計(jì)、制備和激光對(duì)靶丸作用的均勻性有關(guān)。為此，文中提出了通過磁懸浮方式來達(dá)到無接觸支撐固定靶丸的構(gòu)想，由于磁懸浮支撐固定靶丸是無接觸的，可減少靶丸表面的粗糙度，并可使激光對(duì)稱、均勻地照射到靶丸上，從而實(shí)現(xiàn)高能量增益。為實(shí)現(xiàn)此構(gòu)想，本文首次采用在聚苯乙烯中摻雜納米磁性粉體，制備了磁性靶丸材料，為制備磁性靶丸，實(shí)現(xiàn)無接觸點(diǎn)打靶奠定基礎(chǔ)。 本文采用

2、溶膠-凝膠法、雙微乳液法分別制備了BaFe12O19、Fe3O4兩種磁性納米粉體，通過本體聚合工藝制備了BaFe12O19/PS和Fe3O4/PS磁性靶丸復(fù)合材料，通過理論推導(dǎo)建立了靶丸懸浮的理論模型，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了模擬計(jì)算。借助XRD、FTIR、TG-DSC、SEM、TEM、AFM、VSM等手段對(duì)制備的粉體和磁性靶丸復(fù)合材料進(jìn)行了分析表征，獲得了以下結(jié)果： 1.采用溶膠-凝膠法合成了平均粒徑約50nm、矯頑力Hcj約2.2K

3、Oe、剩余磁化強(qiáng)度Br約4.2KGs的BaFe12O19粉體；采用雙微乳液法合成了平均粒徑約25nm、飽和磁化強(qiáng)度為62emu/g且具有超順磁性的Fe3O4粉體。 2.BaFe12O19/PS和Fe3O4/PS靶丸復(fù)合材料的飽和磁化強(qiáng)度均隨磁性粉體含量的增加而增加，但相同磁性粉體含量的兩種靶丸復(fù)合材料中，BaFe12O19/PS體系的平均飽和磁化強(qiáng)度比Fe3O4/PS大8KA/m。 3.適量粉體的摻入，提高了復(fù)合材料的拉

4、伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，并且隨粉體含量的增加而增加。BaFe12O19/PS靶丸復(fù)合材料中，當(dāng)BaFe12O19含量增加到6wt％時(shí)，其拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別比PS基體材料增加了27％和102％。而當(dāng)BaFe12O19含量繼續(xù)增加到10％時(shí)，材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度基本上不再變化，分別為28.06MPa和10.3J/m-1。Fe3O4/PS體系的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度與BaFe12O19/PS體系的基本相同。 4.由理論模型結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模

5、擬計(jì)算可知，隨磁性粉體含量的增加，使BaFe12O19/PS、Fe3O4/PS模擬靶丸懸浮的外界磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減小。當(dāng)BaFe12O19/PS模擬靶丸中BaFe12O19含量為2％時(shí)，所需的懸浮磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.45mT；含量為6％時(shí)，懸浮磁場(chǎng)的強(qiáng)度減小到0.37mT，而Fe3O4/PS模擬靶丸懸浮所需的外界磁場(chǎng)強(qiáng)度從1.43mT減小到1.02mT。 5.本文所獲得的兩種磁性靶丸復(fù)合材料，懸浮時(shí)所需的外界磁場(chǎng)相對(duì)較弱，其磁性能滿足磁懸