激光冲击波驱动的新型微泵数值模拟

针对传统微泵结构复杂、制备困难等不足,提出了一种新型的基于激光冲击波力学效应的微泵驱动方法,使用该方法设计的微泵结构简单、易于制造、成本低,有利于微型化及与微机电系统(MEMS)集成。通过研究激光冲击波的力学模型,设计了无阀型微泵,并计算出其耦合模态。验证了该驱动方法的可行性;通过流固耦合仿真研究了激光的频率、占空比、功率密度、光斑直径等参数对微泵流量的影响,并进一步分析了流量的稳定性。研究结果表明,功率密度和光斑直径是影响流量的主要因素,占空比为0.6时微泵流量最大,微泵稳定工作后各脉冲流量相差不超过5%。

桌面式激光驱动冲击波技术及其在含能材料分子反应机制研究中的应用

利用小型化桌面式脉冲激光驱动冲击波可实现材料的快速动态加载,具有成本低、实验重复频率高、加载速率超高等特点。介绍了桌面式激光驱动冲击技术的研究工作,以及该技术在含能材料冲击点火分子反应机制研究中的应用。目前已搭建的纳秒激光驱动冲击波实验系统可以实现上升时间仅为几纳秒、峰值压力不小于2 GPa的超快动态加载,并发展了相应的冲击特性表征技术。利用该实验系统,研究了典型含能材料RDX的冲击感度,发现冲击高压导致的分子内电荷转移是影响材料感度的关键因素,高压下RDX分子杂环上的电子向NO2转移并导致硝基的反应感度增加。该研究成果为认识RDX的冲击反应机制提供了一定的实验依据。通过现有的以及即将开展的工作,希望能够建立一套完整的技术手段,为从分子层次上研究含能材料的冲击反应机理提供实验支持。

激光驱动高压下材料状态方程实验研究进展

利用激光驱动冲击波进行材料状态方程实验研究已逐渐成为实验室获得材料TPa以上高压状态方程数据的重要途径.文章简述了激光状态方程实验研究方面的进展,重点介绍了激光驱动冲击波的基本特性,激光状态方程实验测量方法,激光驱动冲击波平面性、稳定性及干净性研究,以及激光状态方程实验研究等方面的成果.

纳秒激光冲击加载的全过程诊断

与传统的冲击加载方式相比,激光驱动试样具有微尺寸(直径小于1mm,厚度约10μm)、超短作用过程(纳秒量级)等特点,但其速度变化历史的实时诊断颇为困难,因此发展适用于激光驱动的高时空分辨率的实时测试技术是十分重要和有价值的。采用桌面式脉冲Nd:YAG激光器作为加载平台,发展了激光加载下的小焦点多普勒光纤探针测量系统(焦斑直径约200μm,时间分辨力约50ps),成功实现了从激光脉冲驱动微尺寸飞片飞行直至撞击Z-切石英试样的全过程实时诊断。实验结果显示,将6μm厚Al箔飞片驱动至2.48km/s时,撞击Z-切石英试样的粒子速度为1.27km/s,与Hugoniot理论计算结果相符,表明该测试技术是可靠、有效的;多层薄膜靶结构设计(基底/烧蚀层/硅油/Al箔)可提升激光与靶物质的能量耦合效率,使飞片保持更好的宏观完整性。为开展超短脉冲激光加载下材料动态特性研究提供了一种有效的技术途径。

高功率激光物理国家实验室

由邓锡铭院士倡议建立的高功率激光物理国家实验室成立于1986年,是我国高功率激光技术与惯性约束聚变的实验基地。实验室拥有“神光-Ⅱ”高功率激光聚变实验装置,以及配套的测试诊断设备。现有固定科技人员120名,包括两院院士2名,研究员13名,副研究员和高级工程师25名。