電爆炸方法是制備高純度納米粉體材料的新技術(shù),具有能量轉(zhuǎn)化率高、工藝參數(shù)調(diào)整方便、通用性強(qiáng)的特征。
現(xiàn)象解釋:電爆炸是指在一定的介質(zhì)(如惰性氣體、水等)環(huán)境下,強(qiáng)脈沖電流通過導(dǎo)體絲時,導(dǎo)體材料自身的物理狀態(tài)急劇變化,并迅速把電能轉(zhuǎn)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(xiàn)象。?
研究歷史:1774年,Nairne首次在實驗中觀測到電爆炸現(xiàn)象。二十世紀(jì)中期,電爆炸現(xiàn)象及其在制備納米粉體方面的研究成為國內(nèi)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(shù)、醫(yī)學(xué)生物、環(huán)保與能源以及核工業(yè)的良好應(yīng)用前景,電爆炸合成納米粉體技術(shù)也越來越受到關(guān)注。?
優(yōu)點:爆炸法具有它獨(dú)特的優(yōu)點:(1)公斤級粉末生產(chǎn);(2)超細(xì)粉體;(3)能量轉(zhuǎn)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(shù);(2)前體材料特性、長度、直徑、及初始晶體結(jié)構(gòu)等材料因素;(3)周圍介質(zhì)種類、壓力、溫度等環(huán)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(dǎo)體固態(tài)加熱階段:儲能電容向目標(biāo)導(dǎo)體絲瞬時放電,以強(qiáng)大電流使導(dǎo)體加熱;(2)金屬導(dǎo)體熔化、汽化階段:高功率持續(xù)加熱作用使導(dǎo)體熔化及汽化,熔融導(dǎo)體破裂成液滴,并產(chǎn)生等離子體,電磁箍縮效應(yīng)以及材料本身的慣性等作用使蒸氣的膨脹受到限制而產(chǎn)生內(nèi)部高壓,最終導(dǎo)致導(dǎo)體的爆炸;(3)爆炸階段:高溫蒸氣及粒子高速膨脹,同時產(chǎn)生沖擊波,驅(qū)使蒸發(fā)后的導(dǎo)體微粒高速運(yùn)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,電容將在爆炸后的粉末顆粒和介質(zhì)氣氛中繼續(xù)放電,擊穿兩極間的介質(zhì)形成電弧;(5)冷凝階段:高速運(yùn)動的蒸汽和等離子體與周圍的介質(zhì)激烈碰撞并迅速冷卻,形成簇團(tuán)及超細(xì)顆粒。