奈米鋁粉高能點火器最低閃光點燃能量之分析：二維粒子間距的效應

Abstract

近年來，奈米材料受到各界?多的關注，因為其與眾不同的特性，奈米材料將為各工程領域帶來重大的突破與進步。其中，奈米材料可以相機閃光燈點燃的特性引起了?多研究單位的興趣，尤其是航太工業。奈米材料體積小、重量輕的特性，使其特別適用於太空推進系統，同時，相較於微米粒子，奈米粒子應用於燃燒還有其他的優點，如較低的點燃溫度等。此外，若是能將閃光點燃（flash-ignition）機制應用於火箭點火系統，使用閃光燈的便捷將會為點火系統帶來嶄新的突破。 過去，已有?多研究機構對於奈米材料的閃光點燃機制進行了不同的研究，並發現了很多會影響到閃光點燃效率的因素，包括光吸收率、閃光燈的持續時間（pulse duration）、粒子分布的單位密度等。對於航太科技的發展，若是能降低點火系統的成本，將有助於太空技術的進展。本研究主要是使用硝化纖維搭配不同量的奈米鋁粉去製作成可以閃光燈點燃的高能點火器，為了減少奈米鋁粉的使用量以降低點火系統的成本，本研究的目的在於找出奈米鋁粉最佳的使用比例。隨著奈米鋁粉的使用比例不同，奈米鋁粉間的間距會有所差異，而奈米粒子的間距將會對整體的特性造成一些影響，進而影響到點燃所需的能量。 本研究以奈米鋁粉混合硝化纖維的方式去製作以閃光點燃的高能點火器，製程中使用了超音波細胞粉碎儀去幫助奈米鋁粉的分散，且為了簡化問題的複雜性，讓我們可以更清楚地對粒子間距與閃光點燃機制進行瞭解與分析，在研究中，我們以二維的方式去製作實驗樣品與進行理論分析，同時搭?多不同儀器的使用去瞭解實驗材料與樣品的特性。 由實驗與理論分析的結果我們得到了奈米鋁粉最佳的使用比例，也就是當奈米鋁粉間距為4到5倍粒子半徑時，所需的點燃能量是最低的。同時，我們也瞭解到奈米鋁粉間距對整體閃光點燃所需能量的影響在於奈米鋁粉的光吸收率、粒子間的熱傳與硝化纖維燃燒時所釋放出的熱量。

Date of Award	2016 Jul 25
Original language	Chinese
Supervisor	Yei-Chin Chao (Supervisor)