تولید نانوپودر به روش انفجار الکتریکی سیم



1- انفجار الکتریکی سیم
پدیده انفجار الکتریکی سیم ها به صورت زیر تعریف می شود:
زمانی که یک پالس جریان با دانسیته بالا (104-106 A/mm2) که توسط تخلیه یک خازن تولید می شود از میان یک سیم عبور کند دانسیته انرژی در سیم به طور قابل ملاحظه ای از انرژی پیوند فراتر رود که این به دلیل یک نرخ بالای تزریق انرژی و یک تاخیر انبساطی ماده حرارت گرم شده است. در نتیجه، ماده به مرز انفجار می رسد، یک نور روشن فلاش می زند و یک ترکیبی از بخار فوق گرم و قطرات جوشان از سیم منفجر شده و یک موج ناگهانی در هوا پراکنده می شود.
نوع جریان مدار وابسته به پارامترهای مدار الکتریکی می باشد مانند ظرفیت خازن، ولتاژ شارژ شده خازن ها، نوع سیم انفجاری و بعاد هندسی آن و غیره. نوع جریان می تواند از کامل یا موقت قطع شونده، آزاد شدن تمام انرژی ذخیره شده در پایان انفجار، جریان انتقالی که از میان فلز عبور می کند تا تخلیه پلاسما باشد.  




شکل 1 (a دیاگرام مدار انفجار الکتریکی سیم، (b انفجار جریان-توقف (c انفجار انطباقی (d انفجار با تخلیه قوس سطحی


این پدیده ابتدا توسط نیرن در سال 1774 مشاهده و شرح داده شد. از آن زمان تا کنون، این موضوع توجه بسیاری از محققان را برای کاربردهای ممکن به خود معطوف کرده است که یکی از آن ها تولید پودر می باشد. علاقه به تولید پودرها با روش انفجار الکتریکی سیم بدین دلیل است که فلز تا دمای بسیار زیادی حرارت دیده و غیر تعادلی بودن فرآیند آن اجازه می دهد که پودرهایی با خواص جدید تولید شوند که بسیار گران بوده و یا تولید آن ها با روش های دیگر مشکل خواهد بود.
تولید پودرهای بسیار ریز با تکنیک انفجار سیم اولین بار توسط آبرامز در سال 1946 انجام شد که آیروسل های رادیواکتیو آلومینیوم، اورانیوم و پلوتونیم را مطالعه می نمود. این فرآیند، برای بدست آوردن ذرات کروی متخلخل با اندازه 0/2 میکرومتر که در یک زنجیره با طول کمتر از 1 میکرومتر به هم متصل بودند به کار برده شد.




شکل 2 ذرات با اندازه متوسط اکسید تیتانیوم



کاریوریس و فیش در سال 1962 نشان دادند که محصول آیروسل وابسته به شرایط زیادی از جمله ظرفیت و ولتاژ خازن، جرم سیم و خواص گاز محیط می باشد. پس از آن ذراتی با قطر 50-30 نانومتر برای هر فلز تولید شدند. هم چنین نشان داده شد که انفجار فلزات نجیب در هوا، ذرات فلزی و انفجار یک فلز پایه، مخلوطی از اکسیدها و فلز را در بر دارد. برای ذراتی که در گاز معلق بودند توزیع اندازه ذرات نیز به دست آمد که به لگاریتم طبیعی نزدیک بود.
اتمسفر انفجار می تواند نیتروژن، آمونیاک و مخلوط هیدروژن و نیتروژن باشد. با افزایش ولتاژ خازن یا انرژی تزریق شده به فلز، میانگین اندازه ذرات برای تمام فلزات کاهش می یابد.
هم چنین، استفاده از فلزات وکنش پذیر (که انرژی اکسیداسیون از انرژی تصعید بیشتر است) پودرهایی از اکسیدهای متناظر، تولید می کند که سطح مخصوصشان چند مرتبه بزرگتر از سطح مخصوص پودر فلزاتی است که با همان شرایط تولید شده اند. ذرات اکسید شکلی نزدیک به دایره و سطحی نسبتا صاف دارند. پودرهای اکسید ترکیبات فازی مختلفی دارند، به عنوان مثال اکسید آلومینیوم همیشه دارای ϒ و δ-Al2O3 هستند که نسبتشان با شرایط انفجاری مختلف تغییر می کند.



  • تاریخ درج: 1393/09/22

ثبت درخواست پیش فاکتور کاتالوگ عمومی نظر سنجی صندوق انتقادات و پیشنهادات عضویت در خبرنامه
طراحی سایت و سئو توسط کاسپید