研究目的
研究氧化锌纳米棒在冲击波加载条件下物理性质的稳定性,应用于航空航天和军事领域。
研究成果
氧化锌纳米棒在高达150次冲击波加载下表现出优异的分子、光学、结构及形貌稳定性,仅在200次脉冲时紫外-可见光谱出现蓝移,表明存在微小光学变化但无结构退化。这种稳定性源于其强共价键、短键长及稳定的晶粒结构,使氧化锌纳米棒适用于对抗极端条件要求严苛的航空航天和军事领域。未来研究可探索更高冲击次数或其他纳米材料。
研究不足
该研究仅限于200次脉冲以内的冲击波;未探索更高次数或不同冲击参数。冲击管为半自动且自主研发,可能引入变异性。仅测试了ZnO纳米棒;未与其他材料或合成方法进行比较。
1:实验设计与方法选择:
通过水热法合成氧化锌纳米棒,并利用半自动压力驱动激波管产生的冲击波研究其在极端条件下的稳定性。理论模型包括用于计算瞬态压力和温度的兰金-雨贡纽关系式。
2:样品选择与数据来源:
采用硫酸锌与氢氧化钠溶液按1:2比例合成氧化锌纳米棒,经洗涤、干燥、研磨成细粉。使用四个测试样品,分别承受不同冲击脉冲次数(50、100、150、200次)。
3:200次)。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:激波管(自主研发,半自动,压力驱动)、样品架、隔膜(120克/平方米无碳复写纸)、空气压缩机、珀金埃尔默傅里叶变换红外光谱仪、瓦里安05型紫外-可见光谱仪、X射线衍射仪(型号未注明)、扫描电子显微镜(型号未注明)。材料包括硫酸锌、氢氧化钠、去离子水。
4:实验流程与操作步骤:
通过加压驱动段直至隔膜破裂产生2.2马赫数(2.0兆帕压力,864开尔文温度)的冲击波,经被驱动段传播后作用于距开口端1厘米处的样品。样品以5秒间隔重复冲击指定次数后,未经进一步处理直接采用FT-IR、UV-Vis、XRD和SEM进行表征。
5:2马赫数(0兆帕压力,864开尔文温度)的冲击波,经被驱动段传播后作用于距开口端1厘米处的样品。样品以5秒间隔重复冲击指定次数后,未经进一步处理直接采用FT-IR、UV-Vis、XRD和SEM进行表征。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用德拜-谢乐公式计算晶粒尺寸,X'Pert HighScore软件测量d间距,并与JCPDS标准及文献值对比分析结构与光学特性。
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