基于多孔硅纳米线的含能材料的制备及性能调控

纳米多孔硅由于其海绵状的孔隙结构，氧化剂很难充分填充，导致多孔硅复合含能材料多为富燃料体系；同时其孔隙率难以调节，无法精确控制氧燃比。针对以上问题，以紧密排列的单层聚苯乙烯微球为模板，通过反应性离子刻蚀(Reaction Ion Etching, RIE)技术结合金属辅助化学刻蚀(Metal-Assisted Chemical Etching, MACE)制备得到了形貌结构可控的多孔硅纳米线，通过控制RIE时间能够精准调节多孔硅复合体系的氧燃比，同时二维线状结构非常有利于氧化剂的高效填充。结果表明，在RIE时间为80s,即硅纳米线直径为150nm左右时，复合含能体系达到最佳化学计量反应平衡，能量输出最佳。同时，选用不同电阻率的硅片制备得到不同结构形貌的硅纳米线，电阻率越低，纳米复合含能体系中的硅纳米线结构越疏松多孔，不仅能够有效缩短传质传热距离，降低反应活化能，有利于增强反应放热；而且能提升燃烧性能，有利于点火，为硅基含能材料的发展提供了新的思路。     

含能快递--2023年第3期

<正>美国普渡大学设计了基于导电聚合物的火花间隙点火器相比于普通金属,导电聚合物因其更低的密度和更强的抗腐蚀能力,在点火系统的工业化生产中具备更好的应用潜力。美国普渡大学利用聚苯胺这一导电聚合物作为电极材料,并将其打印在绝缘基底上制得火花间隙点火器。其点火试验的结果表明,其平均发火电压约为3.14k V。在点火器上沉积Al/Bi2O3纳米铝热剂并对其实现成功点火,验证了该点火器对含能材料的点火能力。     

高钝感半导体桥发火性能研究

为了提高半导体桥（SCB）火工品的安全性,在SCB极脚间并联负温度系数（NTC）热敏电阻,可使NTC-SCB半导体桥满足1.5 A不发火、最高2.0 A不发火的高钝感要求。研究了1.0 A和 1.5 A通电条件下NTC热敏电阻与SCB并联后的分流情况,通过电容放电、恒流激励下的发火实验和发火感度实验对比分析了SCB、NTC-SCB和1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验后的NTC-SCB半导体桥发火性能。结果表明：在1.0 A、1.00 W、5 min和1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验条件下,NTC热敏电阻的分流比约为35%和62%,达到热平衡时的温度大约为112 ℃和170 ℃; 在33 μF、30 V电容放电条件下并联NTC热敏电阻及1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验后,SCB的发火时间和临界发火能量均没有出现显著性变化;在7.0 A恒流激励下,由于输入能量速率较慢以及NTC热敏电阻分流的原因,发火时间和临界发火能量均有较明显提高;SCB的99.9%发火电流在并联NTC热敏电阻后从2.329 A增加到3.709 A,NTC-SCB的99.9%发火电流在1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验后从3.709 A增加到4.285 A,仍然可用于提供大于5.571 A电流的火工装置。     

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。