專利名稱：一種爆炸發(fā)電并制備金剛石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種爆炸發(fā)電并制備金剛石的方法，具體涉及在鐵電體內(nèi)進(jìn)行爆炸將 鐵電體貯存的能量以電能的形式釋放出來(lái)，同時(shí)合成金剛石的方法。
背景技術(shù)：
金剛石作為工業(yè)技術(shù)革新和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)超硬材料，應(yīng)用十分廣泛，但 天然金剛石儲(chǔ)量有限，開(kāi)采困難，人工合成金剛石成為許多科研人員探索的新領(lǐng)域。 目前，人工合成金剛石的方法主要有靜壓法、爆轟法、爆炸法或爆轟和爆炸法的結(jié)合。 采用石墨、無(wú)定形碳以及石墨同金屬或非金屬的混合物，利用高爆炸藥引爆產(chǎn)生的沖 擊波的作用和炸藥爆炸產(chǎn)生的大量的熱量，使石墨和爆轟產(chǎn)物中的自由碳在幾微秒的 時(shí)間內(nèi)直接轉(zhuǎn)化成金剛石，從而提高金剛石的產(chǎn)率。
鐵電體的爆電換能發(fā)電是利用鐵電體的電滯回線特性發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。其 基本原理如下鐵電體器件在外加直流電場(chǎng)中進(jìn)行極化時(shí)，其電疇取向趨向外電場(chǎng)方 向。當(dāng)外電場(chǎng)撤除后，電疇將保留一定的定向排列而形成剩余極化，同時(shí)，在電極被 層上保留被剩余極化所束縛的電荷，這就意味著已有靜電能貯存于鐵電體內(nèi)部。通過(guò) 爆炸可使處于剩余極化狀態(tài)的鐵電體受到極大的沖擊力，溫度發(fā)生明顯的變化，電疇 被打亂、破壞或解體，使鐵電體的剩余極化在極短的時(shí)間內(nèi)消失并相應(yīng)地以電能的形 式釋放出電極化能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種爆炸發(fā)電并制備金剛石的方法，充分合理的利用了爆炸產(chǎn)生的沖 擊力，既使鐵電體的剩余極化轉(zhuǎn)化為電能釋放出來(lái)，又制備了金剛石。 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-
本發(fā)明所述的爆炸發(fā)電并制備金剛石的方法，主要采用以下步驟
1) 用經(jīng)人工極化的鐵電體制成容積為0.2~31113的容器，容器表層設(shè)有金屬電極， 并與負(fù)載構(gòu)成電路；
2) 將含TNT、 RDX的混合炸藥采用注裝的方式裝藥，懸掛于容器中，以水作為 保護(hù)介質(zhì)，裝藥量為0.15-1.5 kg， TNT與RDX的質(zhì)量比為70 40:30 60;
3) 密閉容器后，引爆炸藥，鐵電體貯存的能量以電能的形式輸出；4)爆炸后，將水排出，收集附在容器壁上的固體產(chǎn)物，進(jìn)行分離純化，得到金剛石。
所述的以水作為保護(hù)介質(zhì)的方法是將炸藥置于盛滿水的水套中，水套容積與容器 的容積比為1: 10~12。
為達(dá)到更好的效果，裝藥的形狀為圓柱形或球形結(jié)構(gòu)。容器的容積為l~2.5m3。 所述的鐵電體為鋯鈦酸鋁或改性的鋯鈦酸鉛系陶瓷。
在混合炸藥中可添加石墨作為碳源，石墨的重量小于或等于混合炸藥的重量。 所述的分離純化方法為將收集的固體產(chǎn)物烘干，過(guò)篩，然后用磁鐵磁選，去除鐵 雜質(zhì)，再用氧化法去除石墨，用氫氟酸去除含硅雜質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果是將鐵電體的爆電換能技術(shù)與爆轟合成金剛石技術(shù)合理的結(jié)
合在一起，方法簡(jiǎn)便易行，降低了成本，節(jié)約了能源，具有良好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例1
所述的在鐵電體內(nèi)爆轟制備金剛石和儲(chǔ)存電能的方法，主要采用以下步驟-
1) 將鋯鈦酸鋁制成容積為0.2n^的長(zhǎng)方體容器，并在外加電場(chǎng)中進(jìn)行極化處理，剩余 極化為30 ^C/cm3，容器被層為銀電極，并與負(fù)載構(gòu)成電路；
2) 取TNT90g、 RDX60g混合采用注裝的方法裝藥，裝藥形狀為圓柱狀結(jié)構(gòu)，圓柱 截面直徑為40mm，高75mm，將其置于懸掛于容器中部的水套中，水套中注滿17L 水作為保護(hù)介質(zhì)；
3) 密閉容器，采用兩點(diǎn)起爆方式引爆炸藥，爆炸釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能輸出；
4) 爆炸后，將容器中的水排出，收集附在容器壁上的固體產(chǎn)物，在12CTC烘干，用60 目篩除去金屬導(dǎo)線、大的鐵屑等雜物，然后用磁鐵進(jìn)行磁選，清除細(xì)小的鐵雜質(zhì)，再 用硝酸、硫酸和發(fā)煙硫酸的混合物進(jìn)行加熱沸騰處理，去除石墨，固體產(chǎn)物由黑色變 為淺灰色后，將酸傾去，用水清洗至中性，烘干產(chǎn)物，再用氫氟酸處理，去除含硅雜 質(zhì)，得到純度為95.6%的金剛石粉末，產(chǎn)率為10.2%。
實(shí)施例2
所述的在鐵電體內(nèi)爆轟制備金剛石和儲(chǔ)存電能的方法，主要采用以下步驟
1) 將改性的鋯鈦酸鉛系陶瓷制成容積為0.6mS的長(zhǎng)方體容器，并在外加電場(chǎng)中進(jìn)行極 化處理，剩余極化為33pC/cm3，容器被層設(shè)有銀電極，并與負(fù)載構(gòu)成電路；
2) 取TNT200g、 RDX 300g混合采用注裝的方法裝藥，裝藥形狀為球形結(jié)構(gòu)，置于位 于容器中部的注滿56 L水的水套中；3) 密閉容器，采用兩點(diǎn)起爆方式引爆炸藥，爆炸釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能輸出；
4) 爆炸后，將容器中的水排出，收集附在容器壁上的固體產(chǎn)物，分離純化方法同實(shí)施 例1，得到純度為96.4%的金剛石粉末，產(chǎn)率為11.5%。
實(shí)施例3
所述的在鐵電體內(nèi)爆轟制備金剛石和儲(chǔ)存電能的方法，主要采用以下步驟
1) 將改性的鋯鈦酸鉛系陶瓷制成容積為1.5r^的球形容器，并在外加電場(chǎng)中進(jìn)行極化 處理，剩余極化為35pC/cm3，容器被層為銅電極，并與負(fù)載構(gòu)成電路；
2) 取TNT600g、 RDX500g混合采用注裝的方法裝藥，裝藥形狀為圓柱形結(jié)構(gòu)，圓柱 截面直徑為30mm，高76mm，置于位于容器中部的注滿150 L水的水套中；
3) 密閉容器，采用四點(diǎn)起爆方式引爆炸藥，爆炸釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能輸出；
4) 爆炸后，將容器中的水排出，收集附在容器壁上的固體產(chǎn)物，分離純化方法同實(shí)施 例l，得到純度為96.8%的金剛石粉末，產(chǎn)率為12.3%。
實(shí)施例4
所述的在鐵電體內(nèi)爆轟制備金剛石和儲(chǔ)存電能的方法，主要采用以下步驟
1) 將改性的鋯鈦酸鉛系陶瓷制成容積為3mS的球形容器，并在外加電場(chǎng)中進(jìn)行極化處 理，容器被層為銅電極，并與負(fù)載構(gòu)成電路；
2) 取TNT700g、 RDX700g混合采用注裝的方法裝藥，裝藥形狀為球形結(jié)構(gòu)，置于懸 掛于容器中部的注滿300 L水的水套中；
3) 密閉容器，采用四點(diǎn)起爆方式引爆炸藥，爆炸釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能輸出；
4) 爆炸后，將容器中的水排出，收集附在容器壁上的固體產(chǎn)物，分離純化方法同實(shí)施 例l，得到純度為96.8%的金剛石粉末，產(chǎn)率為14.8%。
權(quán)利要求
1. 一種爆炸發(fā)電并制備金剛石的方法，其特征在于采用以下步驟1)用經(jīng)人工極化的鐵電體制成容積為0.2～3m3的容器，容器表層設(shè)有金屬電極，并與負(fù)載構(gòu)成電路；2)將含TNT、RDX的混合炸藥采用注裝的方式裝藥，懸掛于容器中，以水作為保護(hù)介質(zhì)，裝藥量為0.15～1.5kg，TNT與RDX的質(zhì)量比為70～40∶30～60；3)密閉容器后，引爆炸藥，鐵電體貯存的能量以電能的形式輸出；4)爆炸后，將水排出，收集附在容器壁上的固體產(chǎn)物，進(jìn)行分離純化，得到金剛石。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于以水作為保護(hù)介質(zhì)的方法是將炸藥置于 盛滿水的水套中，水套容積與容器的容積比為1: 10~12。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于裝藥的形狀為圓柱形或球形結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的鐵電體為鋯鈦酸鋁或改性的鋯鈦 酸鉛系陶瓷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的方法，其特征在于在混合炸藥中添加石墨作為碳源， 石墨的重量小于或等于混合炸藥的重量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的分離純化方法為將收集的固體產(chǎn) 物烘干，過(guò)篩，然后用磁鐵磁選，去除鐵雜質(zhì)，再用氧化法去除石墨，用氫氟酸去除 含硅雜質(zhì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于容器的容積為l~2.5rn3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種爆炸發(fā)電并制備金剛石的方法，主要采用以下步驟1)用經(jīng)人工極化的鐵電體制成容積為0.2～3m³的容器，容器表層設(shè)有金屬電極，并與負(fù)載構(gòu)成電路；2)將含TNT、RDX的混合炸藥采用注裝的方式裝藥，懸掛于容器中，以水作為保護(hù)介質(zhì)，裝藥量為0.15～1.5kg，TNT與RDX的質(zhì)量比為70～40∶30～60；3)密閉容器后，引爆炸藥，鐵電體貯存的能量以電能的形式輸出；4)爆炸后，將水排出，收集附在容器壁上的固體產(chǎn)物，進(jìn)行分離純化，得到金剛石。本發(fā)明的有益效果是設(shè)計(jì)合理，方法簡(jiǎn)便易行，成本少，節(jié)約了能源。
文檔編號(hào)C01B31/00GK101445235SQ20081024981
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者鄭魯生 申請(qǐng)人:鄭魯生