[发明专利]一种α-氧化铝空心球的制备方法有效

专利信息
申请号: 201410344559.6 申请日: 2014-07-18
公开(公告)号: CN104163444A 公开(公告)日: 2014-11-26
发明(设计)人: 廖其龙;王海洋 申请(专利权)人: 西南科技大学
主分类号: C01F7/02 分类号: C01F7/02
代理公司: 成都惠迪专利事务所(普通合伙) 51215 代理人: 刘勋
地址: 621000 四川*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 氧化铝 空心球 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及材料技术。

背景技术

能源问题是人类社会面临的重要问题,开发和利用新的能源已迫在眉睫,而惯性约束聚变(ICF)反应能是可提供人类长期使用的最理想的新能源之一。在ICF研究中,发展最佳的内爆靶型是ICF靶制备研究的一项主要任务。为了提高效率,需使用大直径、高强度、高均匀性靶丸,这就需要制备出符合要求的、装载有燃料气体(DT)的靶丸材料。世界各国科学家经过多年努力,制备了许多种实用的ICF靶丸。我国在ICF靶丸制备技术上也取得了很大的进展,成功地制备出了符合ICF实验要求的多种靶材料。现成熟实用的ICF固体靶丸主要有空心玻璃微球(HGM)和空心聚合物微球(HPM)。

氧化铝陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、抗氧化等优良的物理化学性能及热稳定性,可使制备的靶丸材料能在液氦低温环境下长期保持稳定的理化性能与几何尺寸。此外,Al2O3材料在高温下具有较大的粘度,容易制备高密度、高同心度的大尺寸空心微球,有利于形成均匀的冷冻DT燃料层,可以提高爆聚的均匀性、对称性以及爆聚效率;同时,Al元素的存在便于诊断,可通过观察诊断元素的特征谱线方便地测定靶丸内壳层界面的变化。因此,利用Al2O3陶瓷空心微球作ICF双壳层靶的内壳层将具有良好的应用前景。目前已知无机空心球的制备方法,如模板法、水热法、熔融法、喷雾热分解法、超声波法及其他方法。通过这些方法制备了玻璃-陶瓷、勃姆石、SiO2、Al2O3等空心微球。但这些方法制备的空心微球粒径较小,成球效率低且不易控制、能源消耗高、难以大规模生产。因此利用氧化铝空心球作为ICF靶丸的研究目前还处于探索阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是,提供一种制备α-氧化铝空心球的方法,其最大优点是:制备的α-氧化铝空心球的尺寸和壁厚均可控,且直径可达到毫米级,可满足其作为ICF靶丸的尺寸要求。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是,一种α-氧化铝空心球的制备方法,其特征在于,包括下列步骤:

(1)配料:以摩尔比计,去离子水:异丙醇铝为50~150的比例取去离子水和异丙醇铝,并根据硝酸:异丙醇铝的摩尔比为0.15~0.45的比例量取硝酸;

(2)反应:异丙醇铝在去离子水中水解,然后再加入硝酸反应后加热,静置得到氧化铝溶胶;

(3)制备双重微乳粒:以氧化铝溶胶为水相,液体石蜡为内油相,二甲基硅油为外油相制备得到O/W/O双重微乳粒,蒸发后固化得到凝胶球;

(4)制备α-氧化铝空心球:将凝胶球烘干后煅烧,得到氧化铝空心球。

进一步的,所述步骤(2)中,水解时间1~5h,加入硝酸的反应时间1~10h,加热温度为80℃~110℃。所述步骤(4)中,烘干温度为80~110℃,烘干时间12~48h。

本发明的有益效果是,该方法生产工艺简单,生产成本低,制备过程绿色环保无污染;该法实现了α-氧化铝空心球的尺寸和壁厚均匀可控,为ICF靶丸的研究提供了一种新的思路。

附图说明

图1是制得的α-氧化铝空心球的SEM图。其中,(a)氧化铝空心球的实物图,(b)空心球的SEM图,(c)空心球剖面SEM图,(d)空心球的外表面SEM图,(e)空心球的内表面SEM图。

由图1可知所制备的α-氧化铝空心球的粒径在0.6mm~2mm左右,球壳厚30um~100um左右,球壁内外表面光滑,球形度较高。

图2是制得的氧化铝空心球的XRD图。由该图可知得到的氧化铝空心球的晶型为α-Al2O3

图3是本发明的双重微乳粒制备装置的示意图。图中,1为第一T型微通道,2为第二T型微通道。图中箭头表示液流方向。

具体实施方式

本发明提供一种α-氧化铝空心球的制备方法,包括下述步骤:

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