| 题名 | 电爆制备金属纳米颗粒的设备开发 |
| 作者 | 宋林轩 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 朱亮 |
| 关键词 | 丝电爆 设备开发 金属纳米颗粒 能量沉积密度 钨纳米颗粒 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 金属纳米颗粒具有体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特殊性质,在航空航天、电子信息、医学等领域都有着广泛的应用前景。金属丝电爆法制备金属纳米颗粒具有生产工艺简单,对环境无污染,所制备的纳米颗粒纯度高等优点,是一种具有良好发展前景的金属纳米颗粒工业化制备方法。而目前已开发的电爆法制备纳米颗粒设备仍存在一些局限,为使电爆法实现工业化生产仍需进一步研究。本文在现有研究成果的基础上,开发了适用于丝径为0.2mm或0.1mm左右细丝的电爆制备纳米颗粒的设备。将金属丝夹持在消融材料制成的轮毂上,由轮毂转动将金属丝段连续送入电场实现金属丝的电爆制备纳米颗粒。通过传动机构使金属丝电爆时在轮毂上的位置上下改变从而分散爆炸对送丝机构的烧蚀、冲击等损伤,结合消融材料可冷却等离子体的特性,从而提高设备送丝机构的寿命。为配合电爆制备纳米颗粒的大量生产,开发了毛刷辊吸附式纳米颗粒收集装置。收集装置的工作效果表明:纳米颗粒收集装置在电爆过程中对腔室内气氛净化有明显的效果,可以保证设备在长时间工作下,电爆过程不受已制备的颗粒干扰。该装置收集过程简便,可直接收取纳米颗粒,但收集量并不优于手动收集纳米金属颗粒的收集量。设备使用触发管作为高压电路开关,为满足设备工作要求,开发了三种高压电路的导电结构。在每种导电结构下进行电爆试验,结合试验现象和放电回路的电信号进行分析,结果表明:高压导体与接地导体之间实物表面的距离较小时,会沿表面产生放电的现象,即爬电现象。通过对导体表面绝缘,使绝缘件外部呈防爬电裙结构,可增长爬电路径从而防止爬电现象产生。电爆回路电感大时,会在回路中产生高频振荡电流信号,影响电爆过程的观测。通过同轴结构使导体互感抵消电感以及缩短导体长度降低电感,可以使导电结构电感减小以消除电流波形中的高频振荡信号。另外,触发管在金属丝起爆时自身电流信号会与回路电流信号叠加,干扰电爆回路电流的初期变化信号。利用所开发的设备在不同初始充电电压下对镍、钼、钨三种不同的金属丝进行电爆制备纳米颗粒试验。通过透射电镜对纳米颗粒形貌进行观察,并利用透射电镜照片对所制备的纳米颗粒进行粒度统计;利用电爆过程的电流电压波形,估算电爆过程金属丝的能量沉积密度。试验结果分析表明:随着初始充电电压增大金属丝能量沉积密度增大,所制备的颗粒粒径随之减小,粒径分布更集中,但这种变化趋势会逐渐减小;相同电压下减少金属丝丝径会使纳米颗粒粒径明显减小。钼丝在无触发管控制情况下,电爆过程金属丝表面发生旁路作用并产生大电流气体击穿,能量沉积较低,所制备的纳米颗粒粒径较大,粒径分布不均匀;镍丝由于熔点低,电阻小,电爆过程中避免了这一情况,制备出了平均粒径在20nm~30nm的纳米颗粒;而钨丝在触发管控制爆炸位置的情况下也避免了大电流气体击穿,制备出平均粒径为20.5nm的纳米颗粒。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 64 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93636]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 宋林轩. 电爆制备金属纳米颗粒的设备开发[D]. 2018. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论