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    电爆炸制备纳米铜粉及物相研究【原创资料下载】

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    电爆炸制备纳米铜粉及物相研究【原创资料下载】

    第25卷第9期2013年9月强 激 光 与 粒 子 束5,2013文章编号 10014322201309240805电爆炸制备纳米铜粉及物相研究’李世文1’2, 冯国英2, 李 玮2, 殷家家2, 周寿桓21.攀枝花学院数学与计算机学院,四川攀枝花617000; 2.四川大学电子信息学院,成都610065摘 要 采用电爆炸法制造纳米金属颗粒。分析了铜丝在电爆炸过程中的物态变化,即从固态、液态、气态到离子态;同时理论研究了纳米铜粉粒径大小及分布、成分组成与爆炸时的能量、铜丝的直径和铜丝长度的关系;定义了粒径均匀度,通过粒径平均大小和粒径均匀度比较,分析了纳米粒径的大小分布情况;通过透射电子显微镜电爆炸制造出的纳米铜颗粒做了测定与定量分析。结果表明;铜粉的主要成分由氧化铜、氧化亚铜及单晶铜组成,各成分所占比例与爆炸缸内的真空度相关。纳米金属微粒的粒径平均值、粒径均匀度与铜丝长度、直径、充电电压、放电时间等因素相关。关键词电爆炸;铜丝;纳米粉;物相分析中图分类号献标志码A 0.3788/408纳米铜粉是指由粒径为100 米铜粉在航空航天、医疗等方面有重要的应用[1。3]。近几年来,很多学者对纳米粉的制备过程及纳米粉的特性进行了大量的研究[4’5],方法有多种,电爆炸法因其过程简单,生产效率高,粒子大小均匀,成为目前应用最广泛的方法之一[6_8]。随着技术的进步和纳米材料的应用领域不断的扩大,对纳米粉的要求越来越高,如纳米粉体的组成成分和粒径大小的均匀性。但到目前没有确切的物理参量对粒径均匀性进行度量,更没有准确的测量方法对粉体的组成成分进行测量。本文主要论述了爆炸电压、环境、铜丝的直径和长度等与纳米铜粉的粒径大小关系,提出了用粒径均匀度评价微粒粒径大小分布,对粉体成分进行了准确分析。对实验后的铜粉进行了测量,验证了控制纳米铜粉粒径大小和均匀度的方法。1实验原理及装置通过对容量为3.03弘5 铜丝放电,在瞬态电流的作用下,因强电流对金属丝的焦耳热作用,使金属丝从固态、液态、气态到等离子态,完成整个爆炸,从而产生纳米粉。实验中爆炸铜丝的能量取决于电容器的储能E,其可以表述为1式中为电容器的电容;爆炸前的电压值。铜丝在爆炸过程,从固态、液态、气态和等离子态,每一个过程的阻值差异很大凹。11|,因此,每一过程中的焦耳热也不同可表示为[11] 卜∽i础一I“RfR£ 一寻羔 2√0 √0 扫、‘,‘式中iRf为瞬态电流;“。£为瞬态电压;Sf是铜丝的瞬态截面面积;10£为铜丝的瞬态电阻率;丝被完全击穿气化是在几肚间由放电电路的特征时间2来决定。电路中的电能是分t。固态、t液态、t。气态、t。等离子态时间段对铜丝作用,最后使铜丝完全电离成等离子态‘12小]。电爆炸制备纳米铜粉的实验原理如图1所示,;1为隔离开关; 稿日期20121028; 修订日期20418基金项目国家自然科学基金重大项目60890200;国家自然科学基金委员会一中国工程物理研究院联合基金项目10976017;四川大学青年教师科研启动基金项目2010者简介李世文1967一,男,副教授。从事激光材料和图像处理的研究;26.信作者冯国英1969一,女,教授,博士生导师,从事新型激光技术研究;N。岁一引\江0之掣]]唾/]沪加沪万方数据第9期 李世文等电爆炸制备纳米铜粉及物相研究 2409荷开关;R。为自放电水阻;;R。为负载制造的纳米原料。实验装置主要包括机械泵用于控制真空度、真空罐用于回收纳米颗粒,铜丝安装其内、真空计检测真空罐内的真空度、铜丝生产纳米颗粒的原料等,设备的相关参数如表1所示。表1实验设备相关参数 of equipme

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