|
5-40 二氧化硅气凝胶靶丸研制
陈素芬 李 波 张占文 林 波 初巧妹 师 涛
2003年，低密度二氧化硅气凝胶微球制备技术以及相关的溶胶-凝胶过程的研究取得了一些进展。在黑腔辐射场均匀性以及非对称性研究中，需要实心二氧化硅气凝胶微球作为黑腔内靶丸，必须满足很高的球形度和较低的密度以及小粒径的要求。一般地，为统一起见，可以用非球形参数OOR(out-of-round)表征微球的球形度，OOR越小，表示微球球形度越高。作为ICF靶丸，一般必须满足OOR小于5%。因此，实心二氧化硅气凝胶微球的制备技术附加了有别于普通二氧化硅块状气凝胶的特殊性。 在相关的溶胶-凝胶过程研究中，主要研究了悬浊液成球技术、密度匹配技术、老化时间对微球性能，特别是收缩对微球密度的影响。 从TEOS制备二氧化硅凝胶包括了主要的两类过程：TEOS的水解和缩聚。 水解：ºSi-OR+H-OH®ºSi-OH+ROH； 缩聚：ºSi-OH+ROH®ºSi-O-Siº+H2O；ºSi-OH+RO-Siº ®º Si-O-Siº+ROH。 溶液pH、水量、TEOS浓度、温度以及干燥条件都直接影响最终气凝胶的网孔结构和相关性能。在亚化学计量的水量条件下，TEOS发生部分水解，生成二氧化硅前体。二氧化硅前体具有相当的稳定性，可以按需要的配比分散在有机相中形成二氧化硅前体溶胶悬浊液。后者在一定条件下发生进一步水解和缩聚生成二氧化硅凝胶。溶胶的凝胶化时间及搅拌速度将影响凝胶微球的球形度和直径分布。凝胶时间过短，溶胶在有机相中难以形成稳定、适宜的分散微滴，所得微球球形度偏差；凝胶化时间过长，搅拌速度较大时，由于搅拌下的剪切力的作用，溶胶逐渐细化成微小尺寸的微滴，难以达到直径控制的目的。 用TEOS为原料，用悬浊液成球技术，可制备密度为50~500 mg/cm3，f 0.1~f 2和OOR为1.8%的二氧化硅气凝胶微球，微球具有较好的透光性，基本满足了ICF实验的需求。 |