ICF磁性聚合物靶丸的制備及磁懸浮系統(tǒng)的研究.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)。通過(guò)磁懸浮方式可達(dá)到對(duì)靶丸的無(wú)接觸支撐，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)稱核聚爆，提高能量增益。本論文首先采用傳統(tǒng)化學(xué)鍍技術(shù)，對(duì)聚苯乙烯微球進(jìn)行磁性(鎳一磷合金)包覆，并研究了不同工藝條件對(duì)鎳一磷鍍層的影響；然后在此基礎(chǔ)上采用超聲波化學(xué)鍍技術(shù)，制備了包覆鎳一磷鍍層的磁性聚苯乙烯靶丸；利用SEM、AFM、XRD、TG-DSC、VS

2、M等測(cè)試手段，對(duì)制備的磁性聚苯乙烯微球鍍層和磁性聚苯乙烯靶丸進(jìn)行了分析表征；最后研究了磁懸浮系統(tǒng)的磁場(chǎng)和磁性靶丸的受力平衡問(wèn)題。通過(guò)上述研究，獲得了如下具有創(chuàng)新性的結(jié)果： (1)通過(guò)對(duì)塑料化學(xué)鍍的前處理工藝和施鍍工藝的研究，表明施鍍工藝中pH值是關(guān)鍵因素，在一定條件內(nèi)pH值越高磁性能越好。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分析，獲得了磁性聚苯乙烯微球化學(xué)鍍鎳的最優(yōu)配方及工藝參數(shù)為：NiSO<,4>·6H<,2>O：40g/L，NaH<,2>PO<,2

3、>·H<,2>O：25g/L，檸檬酸鈉：50g/L，pH值：10，溫度：40±2℃，反應(yīng)時(shí)間：1h。采用傳統(tǒng)化學(xué)鍍技術(shù)所獲得的磁性微球密度為1.13 g/cm<'3>；矯頑力為1.367 KA·m<'-1>；剩余磁化強(qiáng)度為4.995 A·m<'-1>；飽和磁化強(qiáng)度為10.74 A·m<'-1>；其磁滯效應(yīng)較小，呈超順磁性。 (2)采用超聲波化學(xué)鍍技術(shù)制備磁性聚苯乙烯靶丸，可以降低化學(xué)鍍的溫度，提高鍍層致密度，所獲得鍍層的微粒較細(xì)

4、，鍍層與基底的結(jié)合力高，且孔隙率較低；所制備的磁性靶丸矯頑力為2.423 KA·m<'-1>，剩余磁化強(qiáng)度為0.85 A·m<'-1>。，飽和磁化強(qiáng)度為1.9424 A·m<'-1>，磁滯效應(yīng)較小，可以滿足磁懸浮的要求。 (3)從磁懸浮系統(tǒng)的工作原理出發(fā)，在懸浮磁場(chǎng)一階線性近似控制模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)磁偶極子的磁場(chǎng)分布，推導(dǎo)出通電螺線管的磁場(chǎng)分布數(shù)值解，為精確控制磁性微球在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)提供了理論支持。分析了微球在磁場(chǎng)中的受力問(wèn)題，