[發明專利]一種α-氧化鋁空心球的制備方法

有效

• 申請號: 201410344559.6
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104163444A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 廖其龍;王海洋
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 劉勛

技術領域

本發明涉及材料技術。

背景技術

能源問題是人類社會面臨的重要問題，開發和利用新的能源已迫在眉睫，而慣性約束聚變(ICF)反應能是可提供人類長期使用的最理想的新能源之一。在ICF研究中，發展最佳的內爆靶型是ICF靶制備研究的一項主要任務。為了提高效率，需使用大直徑、高強度、高均勻性靶丸，這就需要制備出符合要求的、裝載有燃料氣體(DT)的靶丸材料。世界各國科學家經過多年努力，制備了許多種實用的ICF靶丸。我國在ICF靶丸制備技術上也取得了很大的進展，成功地制備出了符合ICF實驗要求的多種靶材料。現成熟實用的ICF固體靶丸主要有空心玻璃微球(HGM)和空心聚合物微球(HPM)。

氧化鋁陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐腐蝕、抗氧化等優良的物理化學性能及熱穩定性，可使制備的靶丸材料能在液氦低溫環境下長期保持穩定的理化性能與幾何尺寸。此外，Al₂O₃材料在高溫下具有較大的粘度，容易制備高密度、高同心度的大尺寸空心微球，有利于形成均勻的冷凍DT燃料層，可以提高爆聚的均勻性、對稱性以及爆聚效率；同時，Al元素的存在便于診斷，可通過觀察診斷元素的特征譜線方便地測定靶丸內殼層界面的變化。因此，利用Al₂O₃陶瓷空心微球作ICF雙殼層靶的內殼層將具有良好的應用前景。目前已知無機空心球的制備方法，如模板法、水熱法、熔融法、噴霧熱分解法、超聲波法及其他方法。通過這些方法制備了玻璃-陶瓷、勃姆石、SiO₂、Al₂O₃等空心微球。但這些方法制備的空心微球粒徑較小，成球效率低且不易控制、能源消耗高、難以大規模生產。因此利用氧化鋁空心球作為ICF靶丸的研究目前還處于探索階段。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種制備α-氧化鋁空心球的方法，其最大優點是：制備的α-氧化鋁空心球的尺寸和壁厚均可控，且直徑可達到毫米級，可滿足其作為ICF靶丸的尺寸要求。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案是，一種α-氧化鋁空心球的制備方法，其特征在于，包括下列步驟：

(1)配料：以摩爾比計，去離子水：異丙醇鋁為50～150的比例取去離子水和異丙醇鋁，并根據硝酸：異丙醇鋁的摩爾比為0.15～0.45的比例量取硝酸；

(2)反應：異丙醇鋁在去離子水中水解，然后再加入硝酸反應后加熱，靜置得到氧化鋁溶膠；

(3)制備雙重微乳粒：以氧化鋁溶膠為水相，液體石蠟為內油相，二甲基硅油為外油相制備得到O/W/O雙重微乳粒，蒸發后固化得到凝膠球；

(4)制備α-氧化鋁空心球：將凝膠球烘干后煅燒，得到氧化鋁空心球。

進一步的，所述步驟(2)中，水解時間1～5h，加入硝酸的反應時間1～10h，加熱溫度為80℃～110℃。所述步驟(4)中，烘干溫度為80～110℃，烘干時間12～48h。

本發明的有益效果是，該方法生產工藝簡單，生產成本低，制備過程綠色環保無污染；該法實現了α-氧化鋁空心球的尺寸和壁厚均勻可控，為ICF靶丸的研究提供了一種新的思路。

附圖說明

圖1是制得的α-氧化鋁空心球的SEM圖。其中，(a)氧化鋁空心球的實物圖，(b)空心球的SEM圖，(c)空心球剖面SEM圖，(d)空心球的外表面SEM圖，(e)空心球的內表面SEM圖。

由圖1可知所制備的α-氧化鋁空心球的粒徑在0.6mm～2mm左右，球殼厚30um～100um左右，球壁內外表面光滑，球形度較高。

圖2是制得的氧化鋁空心球的XRD圖。由該圖可知得到的氧化鋁空心球的晶型為α-Al₂O₃。

圖3是本發明的雙重微乳粒制備裝置的示意圖。圖中，1為第一T型微通道，2為第二T型微通道。圖中箭頭表示液流方向。

具體實施方式

本發明提供一種α-氧化鋁空心球的制備方法，包括下述步驟：