采用高分辨电镜分析Cu掺杂聚-4-甲基-1-戊烯泡沫材料.pdfVIP

第23卷第12期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．23。No．12 I。ASER 2011年12月 HIGHPOWER ANDPARTICLEBEAMS Dec．，2011 文章编号：i001—4322(2011)12-3349—04 采用高分辨电镜分析 Cu掺杂聚一4一甲基一1一戊烯泡沫材料。 张继成， 周民杰， 罗 炫， 吴卫东 (中国工程物理研究院激光聚变研究中心．四川绵阳621900) 摘 要： 利用物理掺杂的方法．制备了铜掺杂聚一4-甲基一1-戊烯(PMP)低密度泡沫材料．采用高分辨扫描 电子显微镜和透射电子显微镜．分析了泡沫材料的微观结构、成分及微区成分分布。结果表明：与PMP泡沫 相比，铜掺杂PMP泡沫的孔洞直径和网络骨架尺寸变大；铜颗粒镶嵌在PMP泡沫的有机骨架上且有团聚现 象}泡沫材料中除碳、铜外，还残留有杂质元素氧；铜颗粒被PMP泡沫包裹，与碳网络骨架之间接触紧密。 关键词： 聚一4一甲基-I-戊烯，泡沫材料I铜掺杂I高分辨电镜 中图分类号： 0469 文献标志码： A doi：10．3788／HPLP3349 在惯性约束聚变(ICF)实验研究中，低密度多孔泡沫是一类经常使用的靶材料。其中，聚一4一甲基一1一戊烯 (PMP)泡沫材料因只含C，H两种元素，且泡沫容易加工成形，在ICF物理实验中使用很多。在辐射输运过程 研究中，输运介质的性质影响着辐射传输的过程，如果在腔内泡沫材料中掺入一定量的中高Z介质，可以在输 运介质热容量变化不大的情况下大大降低泡沫中的Rosseland平均自由程n]，从而提高其辐射传输光学厚度。 因此，金属掺杂聚合物低密度泡沫材料的研究很有意义。国外在20世纪70年代末就开始进行ICF靶用低密 度聚合物泡沫的研制，不过低密度掺杂泡沫材料的研究到20世纪90年代中期才开始[z-s]。为了得到掺杂均匀 的低密度材料，本文作者曾利用不同的制备方法，得到了溴掺杂PMP泡沫材料、铜掺杂PMP泡沫材料和铁掺 杂PMP泡沫材料【4‘6]，对所制备材料的密度、形貌等进行了细致分析。本文在以前研究的基础之上，主要利用 高分辨电镜，对铜掺杂PMP低密度泡沫材料的微观结构、元素成分和成分分布等进行分析。 l 实 验 1．1材料 PMP由市场购得，使用中未经进一步纯化处理。溶剂均四甲苯在使用前用乙醇重结晶处理，除去其中的 杂质。铜纳米颗粒采用磁悬浮定向流法自制得到川。 1．2铜掺杂PMP泡沫材料的制备[83 术制备掺铜聚合物泡沫。制备时，首先将均四甲基苯、萘和PMP按一定比例在三口烧瓶中混合，在高温(180 ℃)下形成均匀透明的PMP溶液。将掺杂材料加入溶液中搅拌混合均匀，然后迅速转入泡沫制备模具中，控制 一定的速率降温，聚合物和掺杂材料从溶液中分相离析出来形成凝胶，继续冷却使溶剂凝固，待混合物凝固完 全后，通过真空升华脱出溶剂，即得具有开放孔洞结构的铜掺杂低密度聚合物泡沫。 1．3透射电镜样品的制备 铜掺杂PMP泡沫材料密度较低，机械强度很小，利用传统制样方法无法获得超薄切片，必须采用冷冻超 薄切片技术来制备测试样品。将制备的铜掺杂PMP泡沫材料切一小块，在超薄冷冻切片机上一边用液氮冷 却，一边用金刚石刀具进行切削。将得到的超薄切片捞在专用碳膜上，晾干后即可在透射电镜上进行分析。 1．4分析方法 对所得掺杂泡沫样品的微观结构、成分和元素分布采用场发射扫描电镜、场发射透射电镜和X射线能量 -收稿日期：2011—04—08· 修订日期：201卜06一02 基金项目：闻家自然科学基金项日 作者简介：张继成(1976一)．男．博士．副研究员．主要从事材料分析表征技术研究·zhangjccaep@126．COITI． 万方数据 3350 强 激 光 与 粒 子 束 第23卷 色散谱仪进行分析。