基于含能复合薄膜的非线性电爆换能元
发布时间：2023-06-03 06:59
非线性电爆换能元具有良好的安全性和可靠性,是火工品的基础部件。含能复合薄膜是一种新结构形式的含能材料,其中Al/CuO、Al/MoO3和Al/Fe2O3三种放热量较高。本文研究了三种含能复合薄膜材料的制备和表征,在此基础上研究了基于含能复合薄膜的非线性电爆换能元。主要研究内容和结论如下：(1)使用磁控溅射方法制备了微米和纳米级调制周期的Al/CuO、Al/MOO3和Al/Fe2O3三种含能薄膜材料。使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、光电子能谱仪(XPS)和差示扫描量热仪(DSC)等分析和表征方法研究了薄膜的微观结构、化学成分、反应热力学和动力学性能。研究结果表明：制备的含能复合薄膜表面平整无缺陷,层状结构清晰、层与层之间连接紧密；Al薄膜主要以正方晶系存在,CuO薄膜中含有弱的多晶CuO和Cu2O,MOO3薄膜主要以非晶状态存在,主要由MoO3、Mo2O5和MoO2组成,Fe2O3薄膜中含有弱的多晶Fe2O3和FeO。含能复合薄膜热稳定性良好,可长期保存,激发后反应迅速,反应产物主要是单晶态的金属和非晶的Al2O3。(2)以半导体桥...
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 含能复合薄膜
1.1.2 非线性电爆换能元
1.1.3 本文的研究意义
1.2 含能复合薄膜国内外研究概况
1.2.1 合金化反应薄膜研究概况
1.2.2 氧化还原反应薄膜研究概况
1.2.3 基于含能复合薄膜的电火工品换能元研究概况
1.3 论文的主要研究工作
2 纳米含能复合薄膜的制备和表征
2.1 磁控溅射原理
2.2 磁控溅射制备纳米含能复合薄膜
2.2.1 实验设备及材料
2.2.2 制备工艺
2.3 纳米含能复合薄膜的微观结构表征
2.4 纳米含能复合薄膜成分表征
2.4.1 XRD表征
2.4.2 XPS表征
2.5 纳米含能复合薄膜热分析
2.5.1 不同调制周期的复合薄膜DSC分析
2.5.2 复合薄膜反应活化能及产物XRD分析
2.6 本章小结
3 SCB-Al/CuO和SCB-Al/MoO3换能元的设计、制备与安全性表征
3.1 SCB-Al/CuO、SCB-Al/MoO3换能元的设计与制备
3.1.1 换能元芯片设计和制备
3.1.2 换能元设计和制备
3.2 SCB-Al/CuO、SCB-Al/MoO3换能元的安全性表征
3.2.1 SCB-Al/CuO、SCB-Al/MoO3换能元1A/1W/5min不发火表征
3.2.2 静电放电试验
3.3 本章小结
4 SCB-Al/CuO换能元的电爆换能规律研究
4.1 NTC对SCB-Al/CuO电爆性能的影响
4.1.1 电爆试验装置
4.1.2 SCB-Al/CuO换能元典型电爆特征曲线和电爆参数定义
4.1.3 SCB-Al/CuO与SCB-Al/CuO-NTC电爆换能规律对比
4.2 电容对SCB-Al/CuO电爆性能的影响
4.3 电压对SCB-Al/CuO电爆性能的影响
4.4 输入能量利用率和输出能量效率
4.5 SCB-Al/CuO电爆换能过程分析
4.6 本章小结
5 SCB-Al/MoO3换能元的电爆换能规律研究
5.1 SCB-Al/MoO3(6μm)和普通SCB电爆性能参数
5.2 SCB-Al/MoO3(6μm)和SCB的发火时间、发火能量
5.3 SCB-Al/MoO3(6μm)和SCB的电容作用总时间和总能量
5.4 输入能量利用率和输出能量效率
5.5 Al/MoO3厚度对换能元电爆性能的影响
5.6 SCB-Al/MoO3(6μm)电爆换能过程分析
5.7 SCB-Al/MoO3(6μm)间隙点火性能验证
5.8 本章小结
6 含能SCB换能元的电爆换能数理模型
6.1 发火电路模型
6.2 含能SCB电爆模型
6.3 等离子体激发下纳米含能复合薄膜温度分布模型
6.3.1 等离子体激发下Al/CuO纳米含能复合薄膜温度分布
6.3.2 等离子体激发下Al/MoO3纳米含能复合薄膜温度分布
6.4 纳米含能复合薄膜自蔓燃烧反应
6.5 本章小结
7 Al/CuO肖特基结换能元芯片研究
7.1 Al/CuO肖特基势垒效应分析
7.2 S-Al/CuO换能元芯片的设计和制备
7.2.1 S-Al/CuO设计
7.2.2 S-Al/CuO制备
7.3 S-Al/CuO换能元芯片的电学性能测试
7.4 S-Al/CuO换能元芯片的电爆换能规律研究
7.4.1 S-Al/CuO和SCB的典型电爆特性曲线
7.4.2 S-Al/CuO与SCB的电爆换能特性对比分析
7.4.3 S-Al/CuO电爆换能过程分析与双谱线测温
7.5 S-Al/CuO/Cr换能元芯片的设计和制备
7.5.1 S-Al/CuO/Cr设计
7.5.2 S-Al/CuO/Cr制备
7.6 恒压激发S-Al/CuO/Cr的电爆性能
7.7 S-Al/CuO/Cr电爆换能过程分析与双谱线测温
7.8 本章小结
8 结论与展望
8.1 论文的主要内容与结论
8.2 论文的主要特色与创新
8.3 今后工作展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3828860
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 含能复合薄膜
1.1.2 非线性电爆换能元
1.1.3 本文的研究意义
1.2 含能复合薄膜国内外研究概况
1.2.1 合金化反应薄膜研究概况
1.2.2 氧化还原反应薄膜研究概况
1.2.3 基于含能复合薄膜的电火工品换能元研究概况
1.3 论文的主要研究工作
2 纳米含能复合薄膜的制备和表征
2.1 磁控溅射原理
2.2 磁控溅射制备纳米含能复合薄膜
2.2.1 实验设备及材料
2.2.2 制备工艺
2.3 纳米含能复合薄膜的微观结构表征
2.4 纳米含能复合薄膜成分表征
2.4.1 XRD表征
2.4.2 XPS表征
2.5 纳米含能复合薄膜热分析
2.5.1 不同调制周期的复合薄膜DSC分析
2.5.2 复合薄膜反应活化能及产物XRD分析
2.6 本章小结
3 SCB-Al/CuO和SCB-Al/MoO3换能元的设计、制备与安全性表征
3.1 SCB-Al/CuO、SCB-Al/MoO3换能元的设计与制备
3.1.1 换能元芯片设计和制备
3.1.2 换能元设计和制备
3.2 SCB-Al/CuO、SCB-Al/MoO3换能元的安全性表征
3.2.1 SCB-Al/CuO、SCB-Al/MoO3换能元1A/1W/5min不发火表征
3.2.2 静电放电试验
3.3 本章小结
4 SCB-Al/CuO换能元的电爆换能规律研究
4.1 NTC对SCB-Al/CuO电爆性能的影响
4.1.1 电爆试验装置
4.1.2 SCB-Al/CuO换能元典型电爆特征曲线和电爆参数定义
4.1.3 SCB-Al/CuO与SCB-Al/CuO-NTC电爆换能规律对比
4.2 电容对SCB-Al/CuO电爆性能的影响
4.3 电压对SCB-Al/CuO电爆性能的影响
4.4 输入能量利用率和输出能量效率
4.5 SCB-Al/CuO电爆换能过程分析
4.6 本章小结
5 SCB-Al/MoO3换能元的电爆换能规律研究
5.1 SCB-Al/MoO3(6μm)和普通SCB电爆性能参数
5.2 SCB-Al/MoO3(6μm)和SCB的发火时间、发火能量
5.3 SCB-Al/MoO3(6μm)和SCB的电容作用总时间和总能量
5.4 输入能量利用率和输出能量效率
5.5 Al/MoO3厚度对换能元电爆性能的影响
5.6 SCB-Al/MoO3(6μm)电爆换能过程分析
5.7 SCB-Al/MoO3(6μm)间隙点火性能验证
5.8 本章小结
6 含能SCB换能元的电爆换能数理模型
6.1 发火电路模型
6.2 含能SCB电爆模型
6.3 等离子体激发下纳米含能复合薄膜温度分布模型
6.3.1 等离子体激发下Al/CuO纳米含能复合薄膜温度分布
6.3.2 等离子体激发下Al/MoO3纳米含能复合薄膜温度分布
6.4 纳米含能复合薄膜自蔓燃烧反应
6.5 本章小结
7 Al/CuO肖特基结换能元芯片研究
7.1 Al/CuO肖特基势垒效应分析
7.2 S-Al/CuO换能元芯片的设计和制备
7.2.1 S-Al/CuO设计
7.2.2 S-Al/CuO制备
7.3 S-Al/CuO换能元芯片的电学性能测试
7.4 S-Al/CuO换能元芯片的电爆换能规律研究
7.4.1 S-Al/CuO和SCB的典型电爆特性曲线
7.4.2 S-Al/CuO与SCB的电爆换能特性对比分析
7.4.3 S-Al/CuO电爆换能过程分析与双谱线测温
7.5 S-Al/CuO/Cr换能元芯片的设计和制备
7.5.1 S-Al/CuO/Cr设计
7.5.2 S-Al/CuO/Cr制备
7.6 恒压激发S-Al/CuO/Cr的电爆性能
7.7 S-Al/CuO/Cr电爆换能过程分析与双谱线测温
7.8 本章小结
8 结论与展望
8.1 论文的主要内容与结论
8.2 论文的主要特色与创新
8.3 今后工作展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3828860
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3828860.html
