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  • 電爆炸法制備納米金屬粉體材料

      電爆炸方法是制備高純度納米粉體材料的新技術,具有能量轉化率高、工藝參數調整方便、通用性強的特征。

      現象解釋:電爆炸是指在一定的介質(如惰性氣體、水等)環境下,強脈沖電流通過導體絲時,導體材料自身的物理狀态急劇變化,并迅速把電能轉化為其他形式能量(如熱能、等離子體輻射能、沖擊波能等)的一種物理現象。 

      研究曆史:1774年,Nairne首次在實驗中觀測到電爆炸現象。二十世紀中期,電爆炸現象及其在制備納米粉體方面的研究成為國内外研究的熱點之一。目前,由于納米材料在粉末冶金、磁性材料、高性能陶瓷材料、航空航天、電子技術、醫學生物、環保與能源以及核工業的良好應用前景,電爆炸合成納米粉體技術也越來越受到關注。 

      優點:爆炸法具有它獨特的優點:(1)公斤級粉末生産;(2)超細粉體;(3)能量轉換效率高;(4)顆粒分布均勻等。 

      影響因素:影響電爆炸制備的納米顆粒尺寸的主要因素可以概括為:(1)電容的儲存能、電壓等電路參數;(2)前體材料特性、長度、直徑、及初始晶體結構等材料因素;(3)周圍介質種類、壓力、溫度等環境因素。 

      基本過程:電爆炸的基本過程通常可分為五個階段:(1)金屬導體固态加熱階段:儲能電容向目标導體絲瞬時放電,以強大電流使導體加熱;(2)金屬導體熔化、汽化階段:高功率持續加熱作用使導體熔化及汽化,熔融導體破裂成液滴,并産生等離子體,電磁箍縮效應以及材料本身的慣性等作用使蒸氣的膨脹受到限制而産生内部高壓,最終導緻導體的爆炸;(3)爆炸階段:高溫蒸氣及粒子高速膨脹,同時産生沖擊波,驅使蒸發後的導體微粒高速運動;(4)電弧擊穿階段:若金屬絲兩端施加的電壓足夠高,儲能充足的情況下,電容将在爆炸後的粉末顆粒和介質氣氛中繼續放電,擊穿兩極間的介質形成電弧;(5)冷凝階段:高速運動的蒸汽和等離子體與周圍的介質激烈碰撞并迅速冷卻,形成簇團及超細顆粒。


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