电爆金属丝产生纳米金属氧化物粉末的研究

摘要

电爆炸金属丝产生纳米粉末作为制备纳米粉末的一种新型方法，在国际上受到了广泛关注。本文首先介绍了这种方法的原理以及国际上对该方法制备纳米粉末的研究和取得的进展。俄罗斯和日本对于该技术开展了广泛的研究，成功制备多种纳米粉末，并总结了该方法制备纳米粉末的一些规律。另外介绍了纳米粉末的分析方法，其中包括粉末粒度测试、成分分析以及颗粒形貌分析方法。还详细介绍了脉冲功率发生器的原理、结构、各元件的选取和电路特性，以及冲击大电流实验中的电测量设备，主要介绍了Rogowski线圈和电阻分压器，根据实验要求设计了电爆炸装置和粉末收集装置。 利用matlab编写程序计算了金属丝电爆炸电路的电流，经实验证实，一定范围内计算结果与实验结果基本一致，为实验提供了参考依据。经过X射线衍射仪的分析和纳米粒度仪的测量，证实在实验中成功制备了纳米氧化铝粉末和二氧化钛粉末，其平均粒度分别达到64.9nm和28.1nm。通过对不同实验条件产生纳米粉末的研究，得出了制备纳米金属氧化物粉末的一些规律：1)电爆炸腔内气体气压越高产生的粉末粒度越大；2)金属丝直径越大粉末的粒度越大；3)在K=2.0左右产生粉末的粒度较小，在K=3附近产生粉末的粒度较大，当K＞3以后，随着K的增大，所得粉末的平均粒度越来越小。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1选题背景

1.1.1纳米概念的提出与发展

1.1.2纳米科技的意义

1.1.3纳米科技的研究领域

1.1.4发达国家对纳米科技的部署

1.1.5纳米材料

1.2 选题

1.2.1研究内容

1.2.2研究特色

第二章电爆炸丝法制备纳米粉末的发展状况

2.1电爆炸丝法制备纳米粉末的基本原理

2.2电爆炸丝法制备纳米粉末的国外发展状况

2.2.1俄罗斯对电爆炸丝法制备纳米粉末的研究

2.2.2德国对电爆炸丝法制备纳米粉末的研究

2.2.3日本对电爆炸丝法制备纳米粉末的研究

2.3国内对电爆炸丝法制备纳米粉末的研究

第三章纳米粉末的分析

3.1粒度的测试方法

3.1.1电镜观察法

3.1.2沉降法粒度分析

3.1.3比表面积法

3.1.4激光粒度分析法

3.1.5动态光散射法

3.2化学成分的分析

3.2.1俄歇电子能谱

3.2.2 X射线能谱仪(EDS)

3.2.3 X射线光电子能谱(XPS)

3.2.4 X射线衍射法(XRD

3.3形貌/结构分析

3.3.1扫描电镜

3.3.2透射电镜

3.3.3扫描探针显微镜

第四章实验装置

4.1强电流脉冲发生器

4.1.1充电回路

4.1.2放电回路

4.1.3隔离开关

4.2脉冲电流和电压的测量

4.2.1电流测量线圈

4.2.2电阻分压器

4.3电爆炸腔与粉末收集装置

4.3.1电爆炸腔体的结构设计

4.3.2丝架的设计

4.3.3粉末收集装置

4.4 小结

第五章理论计算

5.1短路电路计算

5.1.1电路模型

5.1.2实验电路参数计算

5.2含金属丝的回路电流计算

第六章实验内容及结果

6.1产生纳米氧化铝粉末的研究

6.1.1铝丝实验电流与计算值的比较

6.1.2纳米氧化铝粉末的制备

6.1.3实验条件对制备纳米氧化铝粉末的影响

6.2产生纳米二氧化钛粉末的研究

6.2.1钛丝电爆炸实验电流与计算值的比较

6.2.1纳米二氧化钛粉末的制备

6.2.2实验条件对制备纳米二氧化钛粉末的影响

6.3小结

第七章总结

致谢

参考文献

附录1数值计算程序

附录2粉末粒度分布

附录3文章发表情况