本發明專利技術公開了一種研究含能材料點火性能的燃燒反應池陣列及其應用，設置載體，在所述的載體上設置多個凹坑呈陣列分布；所述的凹坑直徑至少為樣品顆粒直徑的2～10倍，使得每個凹坑中能容納2～10個樣品顆粒。與常用毫克級粉末堆激光點火相比，本發明專利技術的燃燒反應池陣列可以控制樣品顆粒堆中的顆粒數量，開展激光點火與燃燒機理研究時，能夠清晰的觀察顆粒與顆粒之間的相互作用；可以通過控制凹坑陣列中的凹坑尺寸限制顆粒堆中的顆粒數量，避免引發爆炸現象，便于觀察樣品顆粒釋能過程的燃燒特征及其相互作用形式，同時能束縛樣品顆粒，有利于觀測樣品的全部燃燒過程特征。于觀測樣品的全部燃燒過程特征。于觀測樣品的全部燃燒過程特征。
【技術實現步驟摘要】
一種研究含能材料點火性能的燃燒反應池陣列及其應用
[0001]本專利技術屬于含能材料試驗
，具體涉及一種研究含能材料堆點火性能的燃燒反應池陣列及其應用。
技術介紹
[0002]含能材料的能量釋放主要通過燃燒和爆炸兩種方式進行，二者直接決定了含能材料能量水平的發揮。其中，對含能材料燃燒釋能的利用涉及諸多應用場合，例如火箭推進劑、槍炮發射藥、煙火藥以及車用安全氣裝等。深入認識含能材料的燃燒特性，探明燃燒過程中材料的物理變化和化學反應機理，對于理解含能材料燃燒釋能特征，揭示含能材料組成、結構與性能間的關系，以及設計開發新型含能材料均具有重要的意義。固體含能材料顆粒在燃燒過程中，不僅與氣相相互作用，而且具有很強的顆粒群效應，如顆粒團聚和燒結等。為了深入揭示燃燒過程中顆粒群的相互作用及燃燒機理，有必要對若干個容易空間分辨的固體燃料顆粒堆的點火與燃燒性能進行研究，這對于表征含能材料性質和評價其燃燒性能具有重要意義。
[0003]當前，含能材料激光點火實驗中，主要分為粉末堆激光點火與單顆粒激光點火，其中粉末堆激光點火實驗常用毫克級數量的粉末樣品聚集在一起，然后用激光束聚焦于粉末堆表面，開展激光點火實驗，研究固體含能材料顆粒在粉末堆形式下的顆粒群相互作用與燃燒機理。然而，采用粉末堆樣品研究燃燒性能與機理的問題在于：1)粉末堆由成千上萬個樣品顆粒構成，開展粉末樣品激光點火研究時，難以清晰的觀察顆粒與顆粒之間的相互作用；2)含能材料粉末堆的激光點火實驗，常因龐大數量的樣品顆粒同時釋放能量導致粉末堆內部能量過于集中而產生爆炸現象，不利于觀察樣品顆粒釋能過程的燃燒特征及其相互作用形式，同時爆炸會引發樣品飛離，導致點火與燃燒反應不完全，難以觀測樣品燃燒過程的全部特征；3)目前常以毫克級含能材料樣品開展激光點火實驗，但因其堆積方式與實驗中的樣品容器，具體參與點火與燃燒過程的樣品數量難以精確定量；4)因為點火與燃燒過程中的樣品數量難以精確定量，導致燃燒產物是一種原樣品與燃燒產物的混合物，對于燃燒產物的實驗分析可能會得出錯誤的結論，同時也無法將含能材料燃燒產物與其燃燒過程中的現象進行對應關聯。
技術實現思路
[0004]基于上述目的，本專利技術提供了一種研究含能材料點火性能的燃燒反應池陣列及其應用，解決現有的含能材料顆粒堆點火性能研究時難以清晰的觀察顆粒與顆粒之間的相互作用，難以精確定量參與燃燒過程樣品量以及無法將含能材料粉末堆燃燒產物與其燃燒過程中的現象進行對應關聯的問題。
[0005]為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案予以實現：
[0006]一種研究含能材料點火性能的燃燒反應池陣列，設置載體，在所述的載體上設置多個凹坑呈陣列分布；所述的凹坑直徑至少為樣品顆粒直徑的2～10倍，使得每個凹坑中能
容納2～10個樣品顆粒。
[0007]可選的，相鄰凹坑之間的間距為1μm～1000μm，所述凹坑的孔徑為1μm～1000μm，凹坑的深度為500nm～500μm。
[0008]可選的，所述的凹坑為圓形凹坑。
[0009]可選的，所述的載體為載玻片，載玻片為矩形，載玻片長5～10cm，寬1～3cm，厚度0.5～1.5mm，所述的呈陣列分布的凹坑設置在載玻片中心位置。
[0010]本專利技術任一項所述的研究含能材料點火性能的燃燒反應池陣列用于含能材料顆粒堆點火性能研究的應用。
[0011]可選的，具體包括以下步驟：
[0012]步驟1，將樣品顆粒加載到所述的凹坑中，且一個凹坑中有2個以上樣品顆粒；
[0013]步驟2，在掃描電子顯微鏡下對凹坑中的顆粒堆樣品進行定位和標記；
[0014]步驟3，在光學顯微鏡下對顆粒堆樣品進行激光聚焦與點火試驗，并采用高速相機記錄顆粒堆樣品的燃燒反應過程；
[0015]步驟4，完成點火試驗后，利用掃描電子顯微鏡下對凹坑中燃燒產物進行形貌分析與能譜檢測，獲得燃燒產物的形貌結構和化學組成，并根據步驟2的凹坑標記將顆粒堆樣品的燃燒過程與燃燒產物進行對應。
[0016]可選的，所述的樣品顆粒數量為2～10個。
[0017]可選的，所述步驟1具體包括：取樣品顆粒，將其撒在載體上設置呈陣列分布的凹坑的位置，取另一載體，以其一側邊與樣品載體接觸，并沿著樣品載體長度方形移動，清除樣品載體表面的多余樣品顆粒，只留凹坑中的樣品顆粒，一個凹坑中留有2～10個樣品顆粒。
[0018]可選的，所述步驟2具體包括：將經過步驟1處理的載體送入掃描電子顯微鏡樣品室，通過觀察高倍放大視野下的凹坑形貌，找到有2～10個樣品顆粒的凹坑，并對這些凹坑進行位置標記；
[0019]可選的，所述步驟3具體包括：將標記好的燃燒反應池陣列放入顯微鏡下，調整顯微鏡焦距，使凹坑中的樣品顆粒成像清晰，按照激光點火試驗步驟，調整激光功率，打開激光器對樣品顆粒進行激光點火測試，同時利用高速相機記錄燃燒反應過程。
[0020]與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
[0021](1)與毫克級粉末堆相比，本專利技術的燃燒反應池陣列可以控制樣品顆粒堆中的顆粒數量，開展激光點火與燃燒機理研究時，能夠清晰的觀察顆粒與顆粒之間的相互作用。
[0022](2)本專利技術中通過控制凹坑陣列中的凹坑尺寸限制顆粒堆中的顆粒數量，避免引發爆炸現象，便于觀察樣品顆粒釋能過程的燃燒特征及其相互作用形式，同時能束縛樣品顆粒，有利于觀測樣品的全部燃燒過程特征。
[0023](3)本專利技術中通過控制凹坑陣列中的凹坑尺寸限制顆粒堆中的顆粒數量，能夠實現具體參與點火與燃燒過程樣品數量的精確定量；
[0024](4)通過對凹坑進行標記，能夠實現含能材料顆粒堆燃燒過程分析及該顆粒堆對應的燃燒產物特定位置的微觀結構觀察、化學組成分析。有利于將含能材料顆粒堆燃燒產物與其燃燒過程中的現象進行對應關聯分析，進一步揭示含能材料顆粒堆燃燒過程的燃燒機理。
附圖說明
[0025]附圖是用來提供對本公開的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本公開，但并不構成對本公開的限制。在附圖中：
[0026]圖1是本專利技術實施例記載的刻蝕有燃燒反應池陣列的載玻片結構示意圖；
[0027]圖2是本專利技術實施例記載的燃燒反應池陣列的結構示意圖；
[0028]圖3是本專利技術實施例2記載的含能材料顆粒堆激光點火燃燒反應池凹坑陣列的SEM圖；
[0029]圖4是本專利技術實施例2記載的含能材料顆粒堆激光點火凹坑陣列中單個凹坑的樣品顆粒堆光學顯微鏡圖片；
[0030]圖5是本專利技術實施例2記載的含能材料顆粒堆激光點火凹坑陣列單個凹坑的樣品顆粒堆燃燒產物SEM圖；
[0031]圖6是本專利技術實施例2記載的單個凹坑的樣品顆粒堆燃燒產物的EDS譜；
[0032]圖7是本專利技術實施例2記載的含能材料顆粒堆激光點火過程圖；
[0033]圖8是毫克級粉末堆的激光點火過程圖。
具體實施方式
[0034]本專利技術中的“樣品顆粒”是本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種研究含能材料點火性能的燃燒反應池陣列，其特征在于，設置載體，在所述的載體上設置多個凹坑呈陣列分布；所述的凹坑直徑至少為樣品顆粒直徑的2～10倍，使得每個凹坑中能容納2～10個樣品顆粒。2.根據權利要求1所述的研究含能材料點火性能的燃燒反應池陣列，其特征在于，相鄰凹坑之間的間距為1μm～1000μm，所述凹坑的孔徑為1μm～1000μm，凹坑的深度為500nm～500μm。3.根據權利要求1或2所述的研究含能材料點火性能的燃燒反應池陣列，其特征在于，所述的凹坑為圓形凹坑。4.根據權利要求1或2所述的研究含能材料點火性能的燃燒反應池陣列，其特征在于，所述的載體為載玻片，載玻片為矩形，載玻片長5～10cm，寬1～3cm，厚度0.5～1.5mm，所述的呈陣列分布的凹坑設置在載玻片中心位置。5.權利要求1～4任一項所述的研究含能材料點火性能的燃燒反應池陣列用于含能材料顆粒堆點火性能研究的應用。6.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，具體包括以下步驟：步驟1，將樣品顆粒加載到所述的凹坑中，且一個凹坑中有2個以上樣品顆粒；步驟2，在掃描電子顯微鏡下對凹坑中的顆粒堆樣品進行定位和標記；步驟3，在光學顯微鏡下對顆粒堆樣品進行激光聚焦與點火...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣周峰，趙鳳起，秦釗，李雅津，劉鶴欣，張震，
申請(專利權)人：西安近代化學研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。