以锂陶瓷小球为氚增殖剂的固态实验包层概念被认为是核聚变ITER（International Thermonuclear Experimental Reactor）计划中最可能实现的一个包层概念。可选的锂陶瓷小球有正硅酸锂(Li4SiO4)、钛酸锂(Li2TiO3)、锆酸锂（Li2ZrO3）等。而Li4SiO4因具有含锂量高，易实现较大的氚增殖比，中子活化率低，综合产氚性能好，且耐高温、抗辐照稳定性好等优点，被欧盟和中国视为固态实验包层中氚增殖剂的首选材料（Eu-HCPB-TBM，CN-HCCB-TBM）。迄今为止对锂陶瓷小球的性能指标设计仍在不断完善中，07年，针对锂陶瓷小球的直径、球形度、晶粒尺寸等参数，ITER各参与国联合提出了相应的参考技术指标。　　 目前固态氚增殖剂锂陶瓷微球的制备方法主要有熔融-喷雾法、挤压-滚圆-煅烧法、湿法、溶胶凝胶法。而湿法及溶胶凝胶法因设备简单，操作方便，被认为最有可能实现规模生产。但采用传统的制备方法所得的微球的粒径分布及球形度有待改进。本工作首次将一种对产物颗粒的尺寸大小、粒径分布、形貌结构等均具有高度操控性的基于毛细管的微流体控制技术应用到固态氚增殖剂的湿法制备中，形成一种新颖的氚增殖剂微球的制备工艺。　　 本工作以二水合醋酸锂(C2H3O2Li·2H2O)粉末和SiO2溶胶为原材料，首先采用微流体技术制备成成分均匀、尺寸均一的前驱体液滴，再固化得到前驱体微球，最后经高温煅烧得到Li4SiO4陶瓷微球。本实验对Li4SiO4的整个形成过程及产物微球的特性进行了详细的研究。具体内容主要包括下面几个方面:　　 1.详细研究了微流体流速、粘度对产物粒子尺寸的操控性，结果表明通过控制分散相与连续相流速及粘度实现对产物尺寸的高度可控性。　　 2.利用多相液体体系中界面张力的相互作用原理，结合溶剂挥发法实现反应物由液态到固态的转变。详细研究了液滴在固化过程中尺寸及球形度的变化，结果显示液滴转化为固体微球过程中体积收缩为原来的18％，单分散性、球形度并未受到影响。　　 3.结合TG/DSC曲线及XRD衍射图谱系统地研究了前驱体微球的相变过程。通过对摩尔比分别为Li/Si=3.0、3.5、4.0、4.5的产物进行相分析来探讨Li、Si摩尔比对产物相组分的影响。分析表明，只有当Li/Si=4时才能得到纯的Li4SiO4微球。　　 4.分析了产物微球的微观特性、尺寸分布、球形度、密度，研究了煅烧过程中的升温速率及高温烧结对微球微观特性的影响。分析显示，经750℃煅烧所得产物微球的平均直径约为600μm，粒径较均一，分布窄(C.V.=3.9％)，密度为理论值的82％(82％T.D.)，球形度为1.05。微球存在一定的开孔结构，晶粒尺寸约为0.5～2μm。煅烧时升温速率过快会导致微球出现大量的大孔结构，而烧结有利于微球的密实，晶粒也会长大。