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)實用化的一個"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、制備和激光對靶丸作用的均勻性有關(guān)。通過磁懸浮方式可達到對靶丸的無接觸支撐，從而實現(xiàn)對稱核聚爆，提高能量增益。本論文首先采用傳統(tǒng)化學(xué)鍍技術(shù)，對聚苯乙烯微球進行磁性(鎳一磷合金)包覆，并研究了不同工藝條件對鎳一磷鍍層的影響；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等測試手段，對制備的磁性聚苯乙烯微球鍍層和磁性聚苯乙烯靶丸進行了分析表征；最后研究了磁懸浮系統(tǒng)的磁場和磁性靶丸的受力平衡問題。通過上述研究，獲得了如下具有創(chuàng)新性的結(jié)果： (1)通過對塑料化學(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。通過正交實驗分析，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>；剩余磁化強度為4.995 A·m<'-1>；飽和磁化強度為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

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>，剩余磁化強度為0.85 A·m<'-1>。，飽和磁化強度為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)磁偶極子的磁場分布，推導(dǎo)出通電螺線管的磁場分布數(shù)值解，為精確控制磁性微球在磁場中的運動提供了理論支持。分析了微球在磁場中的受力問題，