一种增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法技术

本申请公开了一种增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法，包括以下步骤：对金属丝进行短路放电，产生放电等离子体；金属丝表面敷设的增强辐射物质提升所述放电等离子体的温度和辐射强度；增强后的放电等离子体驱动增强辐射物质外包敷的增强材料反应并产生冲击波。本发明专利技术解决了通过金属丝放电产生冲击波存在电储能密度较低的缺点，因此本发明专利技术的方法利于工业化应用，同时该方法避免了因增强材料反应阈值更高、更为钝感而导致金属丝放电驱动效果差、效率低，甚至更难以起爆等问题，采用本发明专利技术的方法产生冲击波时效率高、安全性高，因此能够满足矿产资源的开采、岩性巷道的掘进等更多的场合、领域的施工需求。

【技术实现步骤摘要】
一种增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法
本申请属于冲击波产生
，具体涉及一种增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法。
技术介绍
矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，目前无论是金属矿产、非金属矿产或是建筑石料，均因其硬度大，导致常规工具存在开采困难等问题，因此在实际开采中主要采用炸药爆破的方式。虽然炸药等火工品在破岩作业中有较大的技术优势，但炸药爆破破岩不仅对生产人员的生命安全构成严重威胁，而且还存在环保性差的缺点，导致了使用炸药进行破岩开采受到的管制越来越严格，进而使得矿产资源的开采受到了制约。各种岩性巷道掘进汇总，因岩石的硬度高，导致盾构机的工作进度缓慢，需要对工作面岩石进行工程预裂。火工品在岩石工程预裂中不仅安全性差，管制也非常严格，导致工作效率大幅降低。专利“一种金属丝电爆炸放电等离子体驱动含能混合物产生水中冲击波的方法”(公开号：CN108180003B)和专利“一种高压放电驱动含能电极释放能量产生冲击波的方法”(公开号：CN105674818B)提出了以对金属丝短路放电致使金属丝电爆炸形成放电等离子体电弧，以放电等离子体辐射产生驱动以氧化反应释放能量的含能材料产生冲击波的方法。专利“一种用于产生冲击波的破岩棒及其制作方法”(公开号：CN111472772A)、“一种用于产生可控冲击波的复合型破岩棒及其制作方法”(公开号：CN111472774A)、“一种用于产生冲击波的液体破岩棒及其制作方法”(公开号：CN111472771A)、“一种用于产生可控冲击波的复合液体破岩棒及其制作方法”(公开号：CN111472773A)分别介绍了金属丝放电等离子体驱动各种含能材料产生冲击波的方法。这些专利中，均是以脉冲功率源储存的电能通过金属丝放电转为放电等离子体能量驱动增强材料以增强金属丝放电所产生的冲击波。金属丝放电产生冲击波的技术区别于化学爆炸产生冲击波的技术，金属丝放电更加环保、安全。但实际应用中，金属丝放电驱动容易释放能量的氧化反应，不仅需要脉冲功率源具有足够的储能量，也要求金属丝材质和结构尺寸达到设定的参数，从而保证冲击波的强度。当驱动反应阈值更高、更为钝感的反应时，不得不采用更大体积的脉冲功率驱动源，同时对金属丝的参数要求更高，因此存在金属丝加工难度大、以及脉冲功率驱动源体积大，而导致金属丝放电驱动效果差、效率低，甚至难以起爆等问题，从而使金属丝放电产生冲击波的使用受到限制。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法，解决了现有技术中金属丝放电产生冲击波存在驱动效果差的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法，包括以下步骤：对金属丝进行短路放电，产生放电等离子体；所述金属丝表面敷设的增强辐射物质提升所述放电等离子体的温度和辐射强度；增强后的所述放电等离子体驱动所述增强辐射物质外包敷的增强材料反应并产生冲击波。进一步地，所述增强辐射物质包括石墨烯、稀土发热材料或稀土上转换材料。进一步地，所述增强辐射物质为稀土上转换材料；所述金属丝表面敷设的所述增强辐射物质对所述放电等离子体的辐射频谱进行调控，使所述放电等离子体的辐射频谱与所述增强材料的吸收频谱匹配，同时增强放电等离子体与所述增强材料吸收频谱接近的谱段的辐射能。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种将增强辐射物质涂敷在金属丝表面的方法，采用上述的增强辐射物质，包括以下步骤：选取粉状增强辐射物质；将所述增强辐射物质和粘接剂混合均匀，得到增强辐射涂剂；将增强辐射涂剂均匀涂敷在金属丝的表面，并使所述增强辐射涂剂达到设定的厚度，从而完成所述金属丝表面的增强辐射物质的敷设。所述增强辐射物质还包括聚乙烯。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种将增强辐射物质涂敷在金属丝表面的方法，采用上述的增强辐射物质，包括以下步骤：选取薄膜状的增强辐射物质；将所述增强辐射物质包裹在金属丝的表面，使所述增强辐射物质达到设定的厚度，从而完成所述金属丝表面的增强辐射物质的敷设。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种能够增强放电等离子体辐射的冲击棒，包括外壳、金属丝、增强辐射物质和增强材料，所述外壳为两端封闭的中空直管；所述金属丝沿所述外壳的轴线设置，且其两端伸出所述外壳并固定安装，所述增强辐射物质敷设在所述金属丝的表面，所述增强材料填装在外壳内。进一步地，能够增强放电等离子体辐射的冲击棒，还包括同轴套装在所述外壳内的内管，所述内管为两端封闭的中空直管，所述金属丝穿过所述内管；所述增强材料填装在所述内管和所述外壳之间；所述内管内装填粉状含能材料。进一步地，所述金属丝的直径为0.3～3mm，所述金属丝的材质为钨、钽、镍铬合金或铝镁合金；所述增强材料为猛炸药、烟火剂、铝热剂、含氯材料和铝粉、或者含溴材料和铝粉。进一步地，所述增强材料为固体，所述增强材料包括质量分数为60％-80％的聚四氟乙烯和20％-40％的铝粉，所述铝粉的粒度为亚微米级到微米级。本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术实施例提供了一种增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法，通过增强辐射物质可以提升放电等离子体的温度和强度，从而在同等储能量的脉冲功率驱动源的条件下，金属丝放电易于驱动增强材料反应并产生冲击波，进而可减小冲击波预裂岩石的设备的体积和重量；采用本专利技术的方法还可在产生同等强度的冲击波条件下，减小脉冲功率源的储能量，进而减小了脉冲功率源的体积和重量，解决了通过金属丝放电产生冲击波存在电储能密度较低的缺点，因此本专利技术的方法利于工业化应用，同时该方法避免了因增强材料反应阈值更高、更为钝感而导致金属丝放电驱动效果差、效率低，甚至更难以起爆等问题，采用本专利技术的方法产生冲击波时效率高、安全性高，因此能够满足矿产资源的开采、岩性巷道的掘进等更多的场合、领域的施工需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法流程图。图2为本专利技术实施例提供的能够增强放电等离子体辐射的冲击棒的结构示意图。附图标记：1-金属丝；2-增强辐射物质；3-增强材料；4-外壳。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供的增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法，包括以下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n对金属丝(1)进行短路放电，产生放电等离子体；/n所述金属丝(1)表面敷设的增强辐射物质(2)提升所述放电等离子体的温度和辐射强度；/n增强后的所述放电等离子体驱动所述增强辐射物质(2)外包敷的增强材料(3)反应并产生冲击波。/n

【技术特征摘要】
1.一种增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对金属丝(1)进行短路放电，产生放电等离子体；
所述金属丝(1)表面敷设的增强辐射物质(2)提升所述放电等离子体的温度和辐射强度；
增强后的所述放电等离子体驱动所述增强辐射物质(2)外包敷的增强材料(3)反应并产生冲击波。


2.根据权利要求1所述的增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法，其特征在于，所述增强辐射物质(2)包括石墨烯、稀土发热材料或稀土上转换材料。


3.根据权利要求2所述的增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法，其特征在于，所述增强辐射物质(2)为稀土上转换材料；
所述金属丝(1)表面敷设的所述增强辐射物质(2)对所述放电等离子体的辐射频谱进行调控，使所述放电等离子体的辐射频谱与所述增强材料(3)的吸收频谱匹配，同时增强放电等离子体与所述增强材料(3)吸收频谱接近的谱段的辐射能。


4.根据权利要求1所述的增强放电等离子体辐射以驱动增强材料的方法，其特征在于，所述增强辐射物质(2)包括聚乙烯。


5.一种将增强辐射物质涂敷在金属丝表面的方法，其特征在于，采用如权利要求2所述的方法中的增强辐射物质(2)，包括以下步骤：
选取粉状增强辐射物质(2)；
将所述增强辐射物质(2)和粘接剂混合均匀，得到增强辐射涂剂；
将增强辐射涂剂均匀涂敷在金属丝(1)的表面，并使所述增强辐射涂剂达到设定的厚度，从而完成所述金属丝(1)表面的增强辐射物质(2)的敷设。


6.一种将增强辐射物质涂敷在金...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永民，
申请(专利权)人：西安闪光能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61