与目前人类掌握的核裂变反应相比,核聚变反应是一种更绿色的能源获取方式,并且其原料的获得几乎是无穷无尽的。目前国际上研究较多的实现核聚变反应的途径就是惯性约束聚变(Inertial confinement Fusion,ICF),是以激光及带电粒子束为能量载体照射一个内部添充了氘氚(DT)的燃料容器而最终引发聚变反应的一种方法。容器的尺寸,材料和化学性质直接关系到实验过程中激光的吸收,耦合以及内爆压缩的均匀性和对称性。因此,燃料容器的研制是ICF实验中非常重要的一个环节。目前在ICF实验中应用的燃料容器主要包括玻璃空心微球和塑料空心微球。玻璃空心微球由于本身成分原因,在ICF实验中具有很大的局限性,因此目前应用较多的是以碳氢(CH)聚合物材料为主的轻质塑料靶丸,特别是多层塑料空心微球在ICF实验靶丸应用中占有重要地位。本文利用乳液微封装技术,以无规共聚聚苯乙烯为原料制备得到直径、壁厚、球形度及壁厚均匀性都能满足我国当前ICF实验靶丸需求的聚苯乙烯单层空心微球,并对微球的直径分布,表面光洁度以及微球壁厚的影响因素进行了详细的研究分析。同时在制备单层空心微球的基础上研究制备出直径200μm-450μm,聚苯乙烯层壁厚4μm-10μm,聚乙烯醇层壁厚2μm-6μm,表面光洁度较好的聚苯乙烯-聚乙烯醇双层空心微球,能够很好的满足ICF实验需求。本文也对大直径靶丸规格的双层空心微球进行了研究,做了前期探索性的工作,分析了获得大直径双层空心微球的关键因素,利用微球表面改性等技术,初步获得了直径450gm-900μm且聚乙烯醇层壁厚均匀的双层空心微球,取得了较大进展。由于ICF诊断实验对于空心塑料掺杂微球有需求,本文研究了内表面掺硫聚苯乙烯空心微球的制备方法,并对掺硫层的不稳定因素进行了详细的分析和探讨。同时探索性研究了内表面掺金聚苯乙烯空心微球的制备方法,详细阐述了设计路线的可行性以及遇到的技术障碍,为今后掺金塑料靶丸的研制做了打下了基础。本文的创新点在于：1)详细研究了聚苯乙烯单层空心微球尺寸分布及表面光洁度的影响因素；2)通过对成品聚苯乙烯空心微球进行表面无损改性,克服了多层塑料空心微球制备过程的脱层问题；3)在国内首次研制出450μm-900μm直径范围的聚苯乙烯-聚乙烯醇双层空心微球,并优化实验提高了壁厚均匀性和微球成活率；4)确定了靶丸掺硫不稳定的主要原因为掺杂物吸潮后分子有序化排布及结晶性析出；5)将红外显微技术应用到双组分非均相空心微球的研制过程,取得了较好的结果。本文的研究成果及探索内容对于提高ICF靶丸制备的快速反应能力具有现实意义,对于ICF多层塑料靶丸的研制及靶丸掺杂技术的发展也具有较大的参考价值。