用于生成高密度等离子体的含能体系及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于生成高密度等离子体的含能体系及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
用于生成高密度等离子体的含能体系及其制备方法


[0001]本专利技术属于等离子体生成
，涉及一种用于生成高密度等离子体的含能体系及其制备方法
。

技术介绍

[0002]等离子体是物质的第四态，是由大量处于非束缚态的带电粒子与中性粒子组成的宏观体系，由于最早发现其在宏观上呈现准电中性的性质，故名“等离子”体
。
现有等离子体的产生方法包括：气体放电，光致电离，热致电离等
。
如专利
CN115767867A
公开了一种常压等离子体生成方法，采用高功率微波电离气体产生等离子体，但其需要配备高功率的微波电源，且等离子体面积较小，主要应用于纳米合成领域
。
专利
CN218450655U
公开了一种电子回旋共振等离子体生成方法，能够在较低气压下实现高密度等离子体生成，但等离子体主要产生在腔体内，所需真空泵
、
电子回旋共振料架成本较高
。
专利
CN104981086A
采用射频感应耦合驱动气体放电，能够产生均匀稳定的等离子体，但其同样产生在密闭空间内，且电子密度较低
(<10
12
cm
‑3)。
专利
CN104144553A
公开了一种采用紫外光电离惰性气体产生等离子体的装置，但其等离子体尺度也仅为
200mm
，且需要高压交流电源驱动紫外光源产生强紫外辐射
。
[0003]不同于上述等离子体生成方法，热致电离等离子体是通过高温驱动气体中的中性粒子发生碰撞电离从而产生等离子体
。
相比其他方法，热致电离能够在开放空间产生大尺度
(>1m)、
高密度
(
峰值电子密度可达
10
14
/cm
‑3)
等离子体
。
而为了能够产生高温环境使中性粒子电离，利用致热剂燃烧是简便
、
直接的方法
。
但常规热源的燃烧温度较低
(
如蜡烛燃烧的中心温度在
500℃
左右
)、
同时由于激发等离子体所需电离能较高，使得高密度等离子体生成较为困难
。
为此，亟需一种新型热致等离子体生成方法，既能保证较高的燃烧温度，同时将电离能较低的工质作为电离种子，从而产生大尺度
(>1m)、
高密度
(
峰值电子密度可达
10
14
/cm
‑3)
等离子体
。

技术实现思路

[0004]针对现有等离子体生成方法难以在开放空间获得大尺度
、
高密度热致等离子体，本专利技术提供一种用于生成高密度等离子体的含能体系及其制备方法
。
本专利技术通过设计致热剂配方，使其能够产生较高的燃烧温度，同时，通过在致热剂中掺杂具有低电离能的反应工质，使其在相对较低的温度下即可电离产生等离子体，且该方法受外界环境的影响较小
。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案如下：
[0006]用于生成高密度等离子体的含能体系，由基础复合药剂和粘结剂组成，所述的粘结剂的质量为基础复合药剂质量的3‑
10
％，所述的基础复合药剂由
40
‑
60
％氧化剂和
60
‑
40
％金属可燃物组成，所述的氧化剂为硝酸钾
、
硝酸铯或高氯酸铯
。
[0007]本专利技术所述的粘结剂为含能体系中通常使用的粘结剂，例如氟橡胶
、
酚醛树脂
、
聚氯乙烯等
。
[0031][0032]将过
100
目筛的高氯酸钾与铝粉以
53
：
47
的比例均匀混合，过
80
目标准筛3‑4次后，将混合后的材料倒入氟橡胶的乙酸乙酯溶液中，搅拌均匀，待大部分乙酸乙酯挥发后，将得到的药块在
60
目的标准筛下造粒，得到粒径统一的颗粒，并在干燥箱内干燥，之后称取
10g
药品在
15MPa
压力下压成端面直径为
20mm
的药柱
。
[0033]实施例2[0034]用于生成高密度等离子体的含能体系的配方，按质量百分比，如表2所示
。
[0035]表2[0036][0037]将过
100
目筛的硝酸钾与铝粉以
55
：
45
的比例均匀混合，过
80
目标准筛3‑4次后，将混合后的材料倒入氟橡胶的乙酸乙酯溶液中搅拌均匀，待大部分乙酸乙酯挥发后，将得到的药块在
60
目的标准筛下造粒，得到粒径统一的颗粒，并在干燥箱内干燥，之后称取
10g
药品在
15MPa
压力下压成端面直径为
20mm
的药柱
。
[0038]实施例3[0039]用于生成高密度等离子体的含能体系的配方，按质量百分比，如表3所示
。
[0040]表3[0041][0042]将过
100
目筛的高氯酸铯与铝粉以
55
：
45
的比例均匀混合，过
80
目标准筛3‑4次后，将混合后的材料倒入氟橡胶的乙酸乙酯溶液中搅拌均匀，待大部分乙酸乙酯挥发后，将得到的药块在
60
目的标准筛下造粒，得到粒径统一的颗粒，并在干燥箱内干燥，之后称取
10g
药品在
15MPa
压力下压成端面直径为
20mm
的药柱
。
[0043]在燃烧室中进行燃烧，采用红外热像仪或者热电偶进行测温实验
(
铼钨热电偶
WRe5
‑
WRe26)
，根据燃温曲线，
Al/KNO3体系的燃烧过程达到的最高温度为
1830℃
，
Al/KClO4体系的燃烧过程达到的最高温度为
2500℃
，
Al/CsClO4体系的燃烧过程达到的最高温度为
2165℃。
[0044]进一步地，假设爆炸环境下
DLZT
为热平衡形式，即电子温度与环境温度相同，此时
电子和离子密度满足
Saha
方程：
[0045][0046]式中，
T
为热力学温度；
E
i
为原子或分子的电离能；
g
o
为原子基态的统计权重；
g
i
为离子基态的统计权重，对于碱金属：
2g
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
用于生成高密度等离子体的含能体系，其特征在于，由基础复合药剂和粘结剂组成，所述的粘结剂的质量为基础复合药剂质量的3‑
10%
，所述的基础复合药剂由
40
‑
60%
氧化剂和
60
‑
40%
金属可燃物组成，所述的氧化剂为硝酸钾
、
硝酸铯或高氯酸铯
。2.
根据权利要求1所述的含能体系，其特征在于，所述的粘结剂为氟橡胶
、
酚醛树脂或聚氯乙烯
。3.
根据权利要求1所述的含能体系，其特征在于，所述的金属可燃物为镁
、
铝或镁铝合金
。4.
根据权利要求1所述的含能体系，其特征在于，金属可燃物的粒径为
1~150
μ
m。5.
根据权利要求1所述的含能体系，其特征在于，由基础复合药剂和氟橡胶组成，所述的氟橡胶的质量为基础复...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文超，王逸超，程鹤，俞春培，石伟，管志远，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：