icf用纳米磁性粉体掺杂聚苯乙烯靶丸材料研究

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1

2、页摘要惯性约束核聚变IcF实用化的一个“瓶颈”是其能量增益太低。而IcF的能量增益大小与靶丸的设计、制备和激光对靶丸作用的均匀性有关。为此，我们提出了通过磁悬浮方式来达到无接触支撑固定靶丸的构想，由于磁悬浮支撑固定靶丸是无接触的，可减少靶丸表面的粗糙度，并可使激光对称、均匀地照射到靶丸土，从而实现高能量增益。为实现此构想，本文首次采用在聚苯乙烯中掺杂纳米磁性粉体，制备了磁性靶丸材料，为制各磁性靶丸，实现无接触点打靶奠定基础。本文采用溶胶一凝胶法、双微乳液法分别制备了BaFe．。0，。、Fe。0。两种磁性纳米粉体，通过本体聚合工

3、艺制备了BaFe。，0．。／Ps和Fe。0。／Ps磁性靶丸复合材料，通过理论推导建立了靶丸悬浮的理论模型，并结合实验进行了模拟计算。借助xRD、FT】R、TG—Dsc、sEM、TEM、AFM、VsM等手段对制备的粉体和磁性靶丸复合材料进行了分析表征，获得以下结果；(1)采用溶胶一凝胶法合成了平均粒径约50朐、矫顽力H。．约2．2KOe、剩余磁化强度Br约4．2KGs的BaFe。。O。。粉体；采用双微乳液法合成了平均粒径约25nm、饱和磁化强度为62emu／g且具有超顺磁性的Fe。0．粉体。(2)BaFe。：O。。／PS和Fe，Ot／PS靶丸复合材料的饱和磁化强度

4、均随磁性粉体含量的增加而增加，但相同磁性粉体含量的两种靶丸复合材料中，BaFe。。O。。／PS体系的平均饱和磁化强度比Fe。0t／PS大8KA／m。(3)适量粉体的掺入，提高了复合材料的拉伸强度和冲击强度，并且随粉体含量的增加而增加。BaFe，。0。。／Ps靶丸复合材料中，当BaFe。。O．。含量增加到6wt％时，其拉伸强度和冲击强度分别比Ps基体材料增加了27％和102％。而当BaFe。。O，。含量继续增加到10％时，材料的拉伸强度和冲击强度基本上不再变化，分别为28．06MPa和10．3J／Ⅲ一。Fe，0；／PS体系的拉伸强度和冲击强度与BaFe。。O。。／

5、Ps体系的基本相同。(4)由理论模型结合实验进行模拟计算可知，随磁性粉体含量的增加，使BaFe。，0，。／Ps、Fe。O。／PS模拟靶丸悬浮的外界磁场强度逐渐减小。当BaFe，。O．。／Ps模拟靶丸中BaFe，。O，。含量为2％时，所需的悬浮磁场强度为O．45mT：含量为6％时，悬浮磁场的强度减小到O．37mT，而Fe。O一／Ps模拟靶丸悬浮所需的外界磁场强度从1．43mT减小到1．02mT。(5)本文所获得的两种磁性靶丸复合材料，悬浮时所需的外界磁场相西南科技大学硕士研究生学位论文第

6、ll页对较弱，其磁性能满足磁悬浮的条件，但其力学性能尚不能满足打靶要求还有待

7、进一步提高。关键词：惯性约束核聚变聚苯乙烯磁性掺杂靶丸材料西南科技大学硕士研究生学位论文第lv页AbstractIhebottleneckfor1nertialconfinementfusion(ICF)lorealizethecommercializationisthattheenergygainisvefylow，whichmeanstheratioofthereIeasingnuclearenergytothedriVeimplosionenergy．AndtheenergygainofICFisrelatingtothetargetsdesigning，

8、fhbricationandtheefnciencyoflaseronthetargets．【rIthisstudy，theassumptionforICFta唱etslevitatinginthemagneticfieldsoastorealizethe1CFtargetsimplosionwithoutsupportingisdesigned．BecausetheICFtargetislevitatinginthemagnetic行eld，soastoreducethetargetsurfhceroughness，alsotheradiationoflase

9、randX—rayscanactontargetmaterialsunifo啪lyandsymmet“callyfromdif百orentdirection，andreaIizethehighenergygain．Inordertorealizesuchpurpose，by￡hemethodofmagneticnano；珏etefpowderdoPedpolystyrene，magnelictargetmaterialswasprepared，whichlaidthegroundworkforthemagneticICFtargetfab“cation，also

10、laidthegroun