Generation and ignition of micro/nano - aluminum particles using laser

레이저를 이용한 마이크로/나노 알루미늄 입자 생성과 점화

Ignition delay of micro/nano aluminum particles is caused by aluminum oxide shell. The method of minimizing this ignition delay is proposed in the study. Generating and heating of particles are processed at the same time. As soon as heated particles are produced, they immediately contact with oxygen. Chemical reaction is induced on the contact surface instead of crystallization of oxide shell. Finally particles are ignited. Aluminum particles are generated by laser ablation on an aluminum plate using Nd:YAG pulse laser. Injected particles are confirmed through visualization of particles using scattering method. $CO_2$ continuous laser supplies heat to aluminum plate and generated particles. Trace of burning particles is observed in the experiment.

금속 연료로 사용되는 마이크로/나노 알루미늄 입자를 산화피막에 의한 점화 지연을 최소화 하는 점화 방법을 제시 하였다. 알루미늄 입자를 생성시킴과 동시에 가열하여 입자가 생성된 직후 산소와 접촉시 격렬한 산화 반응을 유도하여 점화를 시키는 방법이다. 1064 nm 파장의 Nd:YAG 펄스 레이저를 이용한 레이저 삭마(laser ablation)를 알루미늄 시편에 발생시켜 입자를 생성하였으며, 산란 기법(scattering method)을 이용하여 입자를 가시화하여 생성을 확인하였다. 10.6 ${\mu}m$ 파장의 $CO_2$ 연속 레이저를 사용하여 알루미늄 시편을 가열하고 생성된 입자의 점화 열원으로 사용하여 알루미늄 입자가 점화되고 연소되어 이동하는 궤적을 확인하였다.