徐文婷 1,2李洁 2刘一杨 2陈强 2[ ... ]刘梅芳 2,*
作者单位
摘要
1 西南科技大学 材料科学与工程学院,四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
3 西南科技大学 环境友好能源材料国家重点实验室,四川 绵阳 621010
激光惯性约束聚变(ICF)作为探索受控核聚变的有效途径,有望获得清洁无污染的能源,而薄壁聚苯乙烯(PS)空心微球是ICF物理实验中亟需的一类微球。针对薄壁空心微球因径厚比(直径/壁厚)增大导致其在干燥、使用中易开裂的问题,研究了PS原料对薄壁微球质量的影响,探讨了其影响机制。结果表明:当油相PS质量分数为4%时,随着油相粘度增加,W1/O/W2复合乳粒稳定性逐渐提高;当油相质量分数不低于8%时,复合乳粒稳定性良好。PS原料对微球表面粗糙度影响较小,微球球形度和壁厚均匀性随初始油相粘度的增大而降低,在干燥过程中微球开裂率随原料力学性能提高而减小。在外水相中引入氟苯(FB)液滴,延缓固化速率,可减小油相粘度增加对微球球形度和壁厚均匀性的不利影响。
聚苯乙烯空心微球 薄壁微球 球形度 表面粗糙度 微球开裂率 polystyrene hollow microspheres thin-walled microspheres sphericity surface roughness microsphere cracking rate 
强激光与粒子束
2022, 34(5): 052002
作者单位
摘要
1 中国科学院福建物质结构研究所,福建 福州 350002
2 中国科学院大学,北京 100049
随着金属粉末3D打印技术的不断发展,如何从显微图像中准确提取粉末颗粒的粒形粒径和球化率信息变得越来越重要。文中基于深度学习算法Mask R-CNN,提出了一种电镜图像球形粉末颗粒自动统计与测量的方法。该方法可对单幅显微图像上超过1 000个颗粒进行自动识别,有效检测电镜图像中的遮挡颗粒,并且生成粒径分布、球形度和球化率统计结果。相比传统图像分割算法,颗粒识别准确度提升了23.6%。相比激光干涉仪的粒径分布测量结果,文中提出的方法可以将位于较大球形粉末上黏附的小颗粒也有效识别出来。
粒径分布 球形度 球化率 深度学习 Mask R-CNN particle size distribution degree of sphericity spheroidization ratio deep learning Mask R-CNN 
红外与激光工程
2021, 50(10): 2021G004
Author Affiliations
Abstract
1 School of Material Science and Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, 621010, China
2 Research Center of Laser Fusion, CAEP, P. O. Box 919-987, Mianyang, 621900, China
Hollow poly(alpha-methylstyrene) (PAMS) shows application in inertial confinement fusion experiments as the degradable mandrels of glow plasma polymer shells. However, the molecular weight of PAMS has great influence on the quality of mandrels. In this work, this influence was systematically studied using several PAMS samples with different molecular weights. For PAMS shells with 900 μm inner diameter and different wall thickness, when the molecular weight of PAMS is in the range of 300-500 kg·mol-1, perfect sphericity and good wall thickness uniformity can be obtained. In contrast, when increasing molecular weight to 800 kg·mol -1, the sphericity and the wall thickness uniformity become worse. Moreover, compared with the wall uniformity, the sphericity of PAMS shells was much less sensitive to the molecular weight. The results also showed that the stability of W1/O compound droplets of PAMS shells were less affected by the molecular weight. It was revealed that the wall uniformity and the sphericity of the PAMS shells were associated with the diffusion rates of fluorobenzene (FB).
Poly(alpha-methylstyrene) Poly(alpha-methylstyrene) Molecular weight Molecular weight Sphericity Sphericity Wall thickness uniformity Wall thickness uniformity Diffusion rate Diffusion rate 
Matter and Radiation at Extremes
2017, 2(4): 197
Author Affiliations
Abstract
1 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang, 621900, China
2 School of Energy and Power Engineering, Yangzhou University, Yangzhou, Jiangsu, 225127, China
3 Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education, School of Energy and Environment, Southeast University, Nanjing,Jiangsu, 210096, China
Polymer shells with high sphericity and uniform wall thickness are always needed in the inertial confined fusion (ICF) experiments. Driven by the need to control the shape of water-in-oil (W1/O) compound droplets, the effects of the density matching level, the interfacial tension and the rotation speed of the continuing fluid field on the sphericity and wall thickness uniformity of the resulting polymer shells were investigated and the spherical and concentric mechanisms were also discussed. The centering of W1/O compound droplets, the location and movement of W1/O compound droplets in the external phase (W2) were significantly affected by the density matching level of the key stage and the rotation speed of the continuing fluid field. Therefore, by optimizing the density matching level and rotation speed, the batch yield of polystyrene (PS) shells with high sphericity and uniform wall thickness increased. Moreover, the sphericity also increased by raising the oil/water (O/W2) interfacial tension, which drove a droplet to be spherical. The experimental results show that the spherical driving force is from the interfacial tension affected by the two relative phases, while the concentric driving force, as a resultant force, is not only affected by the three phases, but also by the continuing fluid field. The understanding of spherical and concentric mechanism can provide some guidance for preparing polymer shells with high sphericity and uniform wall thickness.Physics for financial support (2014B0302052) and National Natural Science Foundation of China (U1530260).
Compound droplet stability Compound droplet stability Compound droplet deformation Compound droplet deformation Sphericity Sphericity Wall thickness uniformity Wall thickness uniformity Interfacial tension Interfacial tension Density matching Density matching 
Matter and Radiation at Extremes
2016, 1(4): 213
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为提高惯性约束聚变(ICF)点火靶尺度(约2 mm)聚苯乙烯(PS)空心微球的球形度,研究了油相与外水相界面张力、初始油相质量分数和固化旋转流场转速对PS微球球形度的影响。结果表明,将双重乳液体系外水相中的表面活性剂聚乙烯醇(PVA)替换为聚丙烯酸(PAA)后,油相与外水相之间的界面张力增大了约10倍,PS空心微球的球形度显著提高,球形偏离度小于1 μm的微球比例由5%增加至约50%;但是,在较宽范围内改变油相初始质量分数及旋转固化流场转速,对PS微球球形度的影响并不显著,球形偏离度值小于1 μm的PS微球比例介于40%~60%之间。
乳液微封装 双重乳液 聚苯乙烯空心微球 球形度 界面张力 microencapsulation double emulsion polystyrene capsule sphericity interfacial tension 
强激光与粒子束
2015, 27(9): 092009
作者单位
摘要
1 西南科技大学 材料科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
在乳液微封装技术制备聚苯乙烯空心微球的工艺中,固化过程是决定微球球形度及壁厚均匀性的关键阶段。基于乳粒发生器制备内径(850±10) μm、壁厚(250±25) μm的复合乳粒,以25 ℃,45 ℃和65 ℃作为固化温度,考察了固化温度对微球球形度和壁厚均匀性的影响。结果表明,固化温度越低,界面张力越高,乳液固化速率越慢,微球球形度和壁厚均匀性越好。当固化温度为25 ℃时,批次微球中球形偏离值优于2 μm的微球产率为90%,壁厚偏差值优于2 μm的微球产率为40%,明显优于固化温度为45 ℃和65 ℃时微球的质量。
乳液微封装技术 聚苯乙烯 固化温度 球形度 壁厚均匀性 emulsion microencapsulation method polystyrene curing temperature sphericity wall thickness uniformity 
强激光与粒子束
2015, 27(9): 092005
钟良 1,2,*侯力 1古忠涛 2
作者单位
摘要
1 四川大学 制造科学与工程学院, 成都 610065
2 西南科技大学 制造科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
采用射频(RF)感应等离子体对颗粒形状不规则的氧化铝粉作球化处理, 当氧化铝以极短暂时间快速穿越射频等离子体炬时, 颗粒因受热而熔化成液滴, 快速冷却, 形成球形固态颗粒。应用单因素法讨论射频等离子体制备球形氧化铝的工艺参数, 研究了制备过程中相关的中气流量、抽风负压、送粉速度和分散方式等主要工艺参数对球形氧化铝粉的影响。用电子扫描显微镜(SEM)观测评估球化效果, 测定松装密度和振实密度。
射频感应等离子体 球化 球形度 氧化铝 radio frequency induction plasma spheroidization sphericity alumina powder 
强激光与粒子束
2014, 26(8): 089003
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为建立高效简洁的厚壁空心微球球形度和壁厚均匀性的表征和测量方法, 以内径850 μm、壁厚25 μm的厚壁聚苯乙烯(PS)微球为测量对象, 分析球形度和壁厚均匀性的表征方法, 探讨测量过程中采样方式对表征微球球形度和壁厚均匀性的影响。研究表明: 对于批量微球球形度和壁厚均匀性的表征, 当抽样数目不小于30时, 测量结果之间的差异很小; 而对于单一微球的球形度和壁厚均匀性的表征, 至少3个不同投影面的测量结果的平均值才趋于稳定。不同投影面导致球形度或壁厚均匀性较差的批次样品的测量结果有一定差异, 多次投影测量可提高测量结果的可靠性。
厚壁空心微球 球形度 壁厚均匀性 抽样数目 投影次数 thick-walled hollow microspheres sphericity wall thickness uniformity sample number projection torus times 
强激光与粒子束
2014, 26(2): 022017
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
基于VMR显微镜系统, 提出了一种小批量测量聚α-甲基苯乙烯(PAMS)芯轴直径和球形度的方法, 初选满足技术指标的微球。小批量测量1 mm标准球, 测量结果95%出现在(998.2±1.2)μm之间。测量值与标准值之间的偏差为标准值的0.06%, 扩展不确定度偏差为测量值的0.24%, 说明该批量测量结果准确度和稳定性较好。将此方法应用于PAMS芯轴初选, 与手动测量结果相比, 批量测量结果的偏差具有单向性, 且最大偏差约10 μm, 满足初选测量要求。
芯轴 小批量测量 直径 球形度 不确定度 mandrels batch characterization diameter sphericity uncertainty 
强激光与粒子束
2013, 25(4): 918
作者单位
摘要
福建师范大学 物理与光电信息科技学院 医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建 福州350007
光学镜片需求量日趋增长,镜片的在线检测有助于提高产品生产率。结合球面镜片的生产特点,基于泰曼—格林干涉原理设计了一种球面在线检测系统,同时对其机构进行了设计。该系统组成简单、安装简易,可适用于凹、凸球面的检验。用普通的光学样板代替标准镜头产生参考波前,价格相对低廉;同时根据光学样板的外形特点设计了调节机构,调节方便。通过样机调试,获得干涉图样清晰、稳定,可以满足后续的图像处理要求。
球面检测系统 泰曼-格林原理 在线性 结构设计 sphericity testing system Taymans-Green′s interference theory on-line structure design 
光学仪器
2012, 34(1): 76

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