μm量级钨掺杂PMP泡沫制备.pdfVIP

第25卷第11期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．25，NO．11 2013年11月 HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMS NOV．，2013 文章编号： 1001—4322(2013)11—2905—04 IJLm量级钨掺杂PMP泡沫制备+ 张庆军， 罗 炫， 李泽甫， 方 瑜， 曾 勇 (中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川I绵阳621900) 摘 要： 以聚一4一甲基一1-戊烯(PMP)为泡沫骨架，肚m量级钨为掺杂材料，超高分子量聚乙烯(UHWPE) 为溶液粘度控制剂，通过热诱导倒相技术实现了低密度钨掺杂聚合物泡沫的制备。实验结果表明：当UHWPE 质量分数为25％时，能够实现粒径10j上m的钨在泡沫体内的均匀掺杂；泡沫密度为20mg／cm3时，钨掺杂质量 分数最高可达60％。 关键词： 聚一4一甲基一卜戊烯； 聚合物泡沫； 钨； 掺杂 中图分类号：TQ328．09 文献标志码： A doi：10．3788／HPLP2905 体氘氚燃料的吸附材料，以及多壳靶中的缓冲层；还可以用于强激光脉冲与低密度材料相互作用的研究¨o。在 聚合物泡沫中掺入不同尺寸的中、高原子序数(Z)元素，可以为ICF物理实验提供必要的诊断信息，同时能够 抑制实验过程产生的超热电子和流体力学不稳定性，其中肛m量级高Z金属掺杂对于ICF物理的混合模型的 的主要泡沫靶材料，围绕其掺杂进行了大量实验。掺杂方法主要为：通过LICVD系统向泡沫表面沉积金 属‘81；利用金属无机化合物及金属粉末，通过简单物理混合实现掺杂；利用相似相溶的原理，使泡沫聚合物和高 合物泡沫均匀掺杂，但是在聚合物泡沫中引入掺杂元素的同时，也引入了不必要的杂质元素(例如C1，O)，对物 理实验测量及结果分析造成一定影响，而且由于有机溶剂沸点低、易挥发，试验条件不易控制。杜凯等¨叼结合 均匀掺杂，但是随着粉末粒度增加，沉降影响作用加剧，因此该方法不能够有效实现肛m量级高z金属粉末的 掺杂。在金属粉末沉降过程中，除了受到液体的浮力和本身的重力外，还受到溶液的粘滞作用，因此本文通过 调节溶液粘度，实现肚m量级金属粉末在泡沫体内的均匀分布控制。 1 实 验 1．1掺杂泡沫制备 (UHWPE)为粘度控制剂，利用热诱导倒相分离技术制备钨掺杂聚合物泡沫。其工艺流程为：首先，将均四甲 次，将掺杂材料加人溶液中搅拌混合均匀，然后迅速转入成型模具中；再次，通过控制降温速率实现聚合物、掺 杂材料与溶剂体系相分离，从而形成凝胶结构，继续冷却使溶剂凝固；最后，将所得脱模混合固体通过精密车床 加工成型，并通过真空升华脱出溶剂，即得具有开放孔洞结构的掺杂低密度聚合物泡沫材料，最终泡沫成型尺 寸为mm量级。 1．2分析与测量 22 *收稿日期：2013—06—27；修订日期：2013—07 ． 基金项目：中国工程物理研究院科学技术发展基金项目(2012A0302015，201280302050，201080302047) 作者简介：张庆军(1977)，男，高级工，从事泡沫制备研究；longba73l@sina．cn。 万方数据 强 激 光 与 粒 子 柬 第25卷 描电子显微镜(SEM)观测。 2结果与讨论 2．1 聚合物溶液粘度控制 pm量级W掺杂聚合物泡沫主要通过物理共混的方法实现制备，但是由于w的原子量比较大，在泡沫制 备过程中易于沉降，因此本文通过调配溶液粘度来控制W颗粒在掺杂泡沫制备过程中的沉降。假定w颗粒 为球形，在溶液中主要受到三种作用力：W颗粒重力(w)、溶液对w颗粒的浮力(U)和粘滞阻力(F)。 根据重力和浮力的公式，以及粘滞阻力的公式，可以得到 F—W—U 6丌俨训=号兀R3(10一仃)g 口一半