薄膜換能元作為一類新型的薄膜橋式火工品,具有起爆能量低、安全性高、可靠性好、微型化等優(yōu)點。本論文針對現(xiàn)有的金屬薄膜橋能量轉(zhuǎn)換效率偏低、能量輸出不高的問題,采用電能和化學(xué)能相結(jié)合的思路,開展了Al/Ni、類PTFE/Al和B/Ti三種納米反應(yīng)多層薄膜的制備及性能研究,并利用薄膜工藝和MEMS技術(shù)制備了適用于爆炸箔起爆系統(tǒng)的Cu-Al/Ni、Cu-Al/PTFE、Cu-B/Ti以及適用于微點火系統(tǒng)的TaN-B/Ti薄膜換能元,系統(tǒng)地研究了四種薄膜換能元的電爆性能。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.研究制備了厚度均勻、周期性層狀結(jié)構(gòu)明顯的Al/Ni納米反應(yīng)多層膜,調(diào)制厚度為500 nm（Al,300 nm;Ni,200 nm）的Al/Ni納米反應(yīng)多層膜的起始反應(yīng)溫度約為220℃,反應(yīng)過程中的總放熱量約為887.4 J/g。利用MEMS技術(shù)將Al/Ni納米反應(yīng)多層膜集成在Cu爆炸箔上,并加厚橋區(qū)兩端焊盤,設(shè)計制備了焊盤區(qū)域同時與Cu薄膜橋和Al/Ni納米反應(yīng)多層膜均導(dǎo)通的“全接觸式”結(jié)構(gòu)的CuAl/Ni薄膜換能元。研究表明,設(shè)計制備的Cu-Al/Ni薄膜換能元具有較短的爆發(fā)時間和較低的臨界爆發(fā)... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

納米反應(yīng)多層膜結(jié)構(gòu)及自蔓延反應(yīng)傳播示意圖

利用磁控濺射制備了 Al/Ni 納米反應(yīng)多層膜，并反應(yīng)速率傳播的數(shù)學(xué)模型，研究發(fā)現(xiàn)在多層多層膜層與層之間的原子擴散速率和反應(yīng)溫應(yīng)的傳播速度。約翰霍普金斯大學(xué)的 A. J. 中層與層之間的預(yù)混層厚度對其自蔓延反應(yīng)傳 Al 薄膜和 Ni 薄膜存在一個臨界調(diào)制厚度（調(diào)制厚度大于臨界值時，反應(yīng)釋放能量較多，加。當(dāng)調(diào)制厚度大于臨界值時，多層膜自蔓延間的預(yù)混層區(qū)域面積的影響比較大，其反應(yīng)傳002 年，該校的 E.Besnoin[51]等建立了反應(yīng)產(chǎn)物速度影響的模型，并在模型中考慮了產(chǎn)物熔化52]等利用 Al/Ni 反應(yīng)多層膜作為瞬態(tài)高溫?zé)嵩唇�，并指出反�?yīng)多層膜反應(yīng)過程中所能達到重要。圖 1-2 為利用 Al/Ni 反應(yīng)多層膜進行鈦

圖 1-3 通過離子輻照影響 Al/Ni 納米多層膜反應(yīng)性能示意圖[53]原反應(yīng)材料體系中，Al/CuO 反應(yīng)多層膜是研究最為廣泛一。2003 年，K. J. Blobaum[54-56]等利用磁控濺射方法在 清晰的 Al/CuO 反應(yīng)多層膜，并系統(tǒng)地研究了 Al/CuO 多原過程、反應(yīng)動力學(xué)過程以及自蔓延反應(yīng)機理等。研究發(fā)層存在 Cu4O3亞穩(wěn)態(tài)相，其在 400-530℃溫度區(qū)間會發(fā)u2O。Al 薄膜層和 CuO 薄膜層界面處存在約 2 nm 厚的 在 Al/CuO 反應(yīng)多層膜發(fā)生氧化還原反應(yīng)的初始階段起還研究了 Al/CuO 反應(yīng)多層膜的自蔓延燃燒反應(yīng)過程，多層膜同樣能夠作為局部瞬態(tài)高溫?zé)嵩�，�?yīng)用于封裝和

【參考文獻】：
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本文編號：3044200