MEMS火工品换能元的研究进展

换能元作为微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS)火工品的核心部件,是MEMS火工品安全性和可靠性的重要影响因素,对整个武器系统的影响也是不可忽视的。文中从换能元的基底和电阻材料研究、结构设计等角度,综述了近年来MEMS火工品换能元的最新发展研究。介绍了MEMS火工品换能元的两大关键技术:MEMS火工品换能元的设计制备方法以及换能元性能参数的测试表征。指出:具有微型化、集成化、多功能化和高可靠性的MEMS火工品换能元是未来研究的热点。为M EM S火工品换能元的设计研究提供理论支撑,应加强微尺度下的热散失特性以及桥区电阻特性研究。认为复合含能薄膜桥换能元是MEMS火工品换能元的一个重要发展方向。     

Al/CuO含能薄膜换能芯片薄膜反应的模拟分析

为了探究含能薄膜在换能元火工品点火过程中的点燃机制,建立Al/CuO含能薄膜换能芯片结构的傅里叶传热模型,利用COMSOL仿真软件对不同电压或电容条件下含能薄膜换能芯片的点火过程进行数值模拟,对比分析电容或电压对含能薄膜温升曲线的影响。仿真结果表明：提高电压或电容使得含能薄膜温升曲线峰值增高或延长,两者都能扩大薄膜反应区域;电容与电压增大或减小均影响半导体桥对含能薄膜的传热效率,导致含能薄膜的温升曲线相对于半导体桥具有滞后性与相似性。     

Al/CuO肖特基结换能元芯片的非线性电爆换能特性

依据肖特基势垒理论,设计并制备了Al/CuO肖特基结换能元芯片。用击穿电压仪研究了换能元芯片的电击穿性能,用电容放电的激发方式研究了芯片的电爆特性。结果表明,对前者,芯片存在发火阈值,具有整流特性,击穿电压与肖特基结的个数无关,击穿电压为8 V;对后者,芯片也存在发火阈值,发火阈值与肖特基结数呈正相关,芯片还具有发火延迟特性。延迟时间的长短与肖特基结数也呈正相关。同时芯片还具有多次激发而连续发火的特性。显示Al/CuO肖特基结换能元芯片是一种具有非线性电爆换能特性的新型电爆换能元。     

Ni-Cr薄膜换能元刻蚀工艺研究

为得到刻蚀效果好的Ni-Cr薄膜换能元,研究了刻蚀液的配比对刻蚀时间及金属桥膜换能元参数的影响。结果表明:在硫酸高铈的量一定的情况下,当V_(高氯酸):V_水为17:100时,刻蚀效果较为理想,制作的Ni-Cr薄膜换能元桥区尺寸与设计尺寸的偏差控制在了0.9%以内,并在10V、47μF条件下能够发火。     

不同桥形微结构换能元的仿真设计与实验研究

微结构换能元是微机电系统(Micro Electro?Mechanical Systems,MEMS)火工品的关键器件,其桥区微结构设计对MEMS火工品的输出性能和能量利用率具有显著影响。为完善MEMS火工品微结构换能元设计理论,设计制作了8种不同桥形微结构换能元,采用仿真研究与红外测试等手段进行微结构换能元桥形结构优选与微结构效应研究,获得了V?50和L?1两种优选桥形结构换能元,揭示了不同桥形结构对换能元输出性能的影响规律,其中V?50桥形微结构换能元平均发火电压达到了100μF/3.5 V,能量利用率为46.6%。     

Ni-Cr桥膜换能元的制备

为了制作出阻值一致性好,发火电压低的金属桥膜换能元,对Ni-Cr薄膜换能元制作过程中的薄膜溅射、刻蚀等工艺进行了探索,并对制作的换能元参数进行了测试.结果显示随着溅射功率的减小,薄膜的沉积速率减小,成膜致密性提高;在一定范围内,刻蚀液中高氯酸所占的比例越大,刻蚀用时越短.制作的Ni-Cr薄膜换能元电阻的一致性较好,在4...     

电火工品换能元增效技术研究进展

作为电火工品的核心部件,换能元直接影响着电火工品的安全性和可靠性。电火工品结构微型化、换能信息化、序列集成化的发展趋势对于换能元提出了更高的技术要求。如何实现在低能量刺激下可靠发火,同时提升换能元的点火输出能力,即如何实现电火工品换能元的效能提升成为目前火工品换能器件研究的重要课题之一。为此,本文从换能元基底和电阻材料的优选、发火结构优化设计、自含能一体化增效以及含能薄膜复合增效等角度,综述了近年来电火工品换能元低能发火与输出增效的最新研究进展。在此基础上,讨论了未来开展换能元增效研究的重点：建立换能元材料参数基因库,借助机器学习算法等手段提高换能元发火结构优化设计的效率,针对宽带隙半导体材料等开展新换能体制的基础研究,探索含能金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）、含能钙钛矿等新型含能薄膜材料在换能元上的集成制备。     

氮化钽换能元的制备工艺研究

开展了一种制备氮化钽换能元的工艺研究,利用射频电源溅射氮化钽薄膜,采用剥离工艺制备氮化钽换能元图形,获得满足完整性、一致性和重复性要求的氮化钽换能元。依据GJB/z377A-94感度试验用兰利法,测得氮化钽换能元发火能量为0.6m J。     

桥区参数对Ni-Cr薄膜换能元发火性能的影响

依据GJB/z 377A-94感度试验川兰利法,对设计制作的不同桥区参数的Ni-Cr薄膜换能元进行了发火感度测试.结果显示:当桥区尺寸、形状一定时,随着桥膜厚度的增加,换能元的发火电压减小,当桥膜的厚度增加到0.9μm,换能元发火电压又有增加的趋势;当桥膜厚度、桥区形状一定时,随着桥区宽度减小,发火电压降低,但当桥区宽度小于0.10mm时,发火电压反而上升;当桥膜厚度、桥区宽度一定时,桥区长度越长,发火电压越高,而且不同桥区形状对换能元发火感度有明显的影响.     

陶瓷基体表面粗糙度对Ni-Cr薄膜换能元性能的影响

研究了Al2O3(95%)陶瓷基底的粗糙度对Ni-Cr(80/20)合金薄膜及薄膜换能元性能的影响.利用磁控溅射法在不同粗糙度的基底上制备了Ni-Cr合金薄膜.通过扫描电镜、划痕法、4探针法对薄膜的微观结构、附着性能、电性能进行了研究.根据D-最优化法测定了基底粗糙度不同的薄膜换能元爆发电压、爆发电流.结果表明:随着基...     

薄膜桥火工品的制备与性能研究

为了提高火工品的安全性及点火可靠性,采用掩模法,利用磁控溅射技术制备了一种蝶形金属薄膜桥,在薄膜桥表面涂15~20 mg斯蒂芬酸铅(LTNR),进行了安全电流试验、抗静电试验及与桥丝的对比试验,研究了其安全性能和点火性能,并利用红外热成像技术验证其发火时桥区的热分布。结果表明,这种金属薄膜桥有良好的抗静电性能、点火性能和机械性能;薄膜桥通电时其中心最窄处热量较集中。     

薄层炸药传爆性能研究

研究了BTF和PETN薄层炸药的传爆性能，其临界传爆宽度、临界传爆厚度、拐角效应、爆速等数据表明薄层炸药基本满足炸药网络的使用要求。     

薄膜射流相互作用实验探索及军事应用分析

主要研究肥皂泡膜和射流的相互作用,在射流的影响下,膜表面产生3种现象,即"膜流穿透","过渡阶段","膜流融合"。从射流与肥皂泡膜的夹角、射流的速度、射流的尺寸3个方面详细分析了射流与肥皂泡膜的相互作用细节及原因,简要分析了这种相互作用在军事应用的可能性。     

Research on Optical Properties and Collodion Micro-processing Characteristics of Thin Film

Colorless and transparent thin films of collodion are prepared on silicon wafers and K9 optical glass substrates by using spin-coating technique. The visible light transmittance, IR absorption spectra and optical constants of collodion thin film are measured by UV-3501 Spectrophotometer, Fourier transform infrared spectrometer （FFIR） and spectroscopic ellipsometry. The measured results show that its average visible light transmittance is 91.9%, and its average infrared absorptivity is better than 0.69/um. In the visible light region, the refractive index of collodion thin film changes in the range of 1.5--1.53, which accords with normal dispersion. The collodion films are etched using oxygen gas plasma. The surface morphology and thickness of etched thin film are measured by the polarizing microscope and MP-100S thickness measurement system, respectively. The results show that the collodion thin film is etched out in the oxygen gas plasma. Copyright ~ 2013, China Ordnance Society. Production and hosting by Elsevier B.V. All rights reserved.     

Mg/PTFE薄膜制备与性能表征

以镁(Mg)为可燃物质,聚四氟乙烯(PTFE)为氧化剂,利用磁控溅射和真空蒸镀两种方法,制备薄膜烟火器件,研究两种制膜工艺在性能上的差异,并对其附着力、薄膜粒度和燃速进行了测量。结果表明,磁控溅射制得的薄膜附着力为35.88mN,粒度为0.1～0.5μm,燃速为(623.9±12.5)mm.s-1,其主要性能优于真空蒸镀法制得的薄膜。     

光谱辐射测量金属薄膜桥电爆炸温度

采用光谱辐射法测量了Ni-Cr金属薄膜桥的电爆炸温度。通过六通道瞬态光学高温计测量金属薄膜桥电爆炸时在514nm、631nm、692nm、715nm、910nm、1068nm波长处的辐照强度,根据黑体辐射理论计算温度值。研究表明,金属薄膜桥在50V、100μF条件下电爆炸时的最高温度在5000K左右,4000K以上持续时间为300ns。     

基于氧化铝缓冲层的Si基ZnO薄膜研究

高质量的ZnO薄膜通常生长在蓝宝石等晶格匹配好的衬底上,在晶格失配较大的Si衬底上很难得到高质量的ZnO薄膜,而在Si衬底上制备高质量的ZnO薄膜更具有广泛应用前景。本文采用反应磁控溅射的方法,在Si衬底上,通过引入Al2O3缓冲层,在不同氧气和氩气比例下制备了高质量的ZnO薄膜。研究了引入Al2O3缓冲层后,对ZnO薄膜结构和光学特性的影响。发现对于不同氧气和氩气比例下生长的ZnO薄膜样品,其(002)方向的X射线衍射峰的半峰宽(FWHM)明显减小,光致发光谱中紫外发光与可见发光峰值强度比明显增强。表明引入Al2O3缓冲层后,ZnO薄膜的结构和光学特性得到了很大改善,从而为在Si衬底上制备高质量ZnO薄膜提供了参考。     

Effect of Substrate Surface Roughness on Properties of Ni-Cr Alloy Thin Film

The effect of surface roughness of aluminum oxide (95%) substrate on the properties of Ni-Cr alloy thin film is studied.The thin films are prepared on the substrates with different roughness by using magnetron sputtering.The micro-structure,adhesive and electrical properties of the thin films were investigated by using scanning electron microscopy,scratch method and four-probe method.The burst voltage and current of the thin film transducers with different substrates were measured according to D-optimization method.The results show that the particle size,structural defect,resistivity and adhesion strength of the thin film increase with the increase of the substrate roughness.The difference among the burst time of the samples with difference substrate roughness gradually decreases with the increase of stimulation amount.The burst time is approximate to 20 μs in the charging voltage of 37 V.