Al/CuO多层含能桥膜的制备与电爆特性研究

论文摘要

本文采用磁控溅射法制备了三种结构的Al-CuO复合薄膜,分别为CuO-Al两层膜、CuO-Al-CuO三层膜、CuO-Al-CuO-Al四层膜。分别进行结构表征、元素分析和热分析,并分别测试三种复合薄膜的电爆特性。扫描电子显微镜（SEM）对多层薄膜表面及断面进行形貌的观察表明薄膜表面颗粒直径随着薄膜层数的增加逐渐增大,Al膜晶粒呈放射状向外生长,CuO膜晶粒以层状模式生长,膜层厚度增长均匀,多层膜有明显层间结构；原子力显微镜（AFM）对薄膜表面粗糙度分析表明薄膜表面平整、粗糙度不超过1nm;电子能谱（EDS）分析表明多层薄膜成分纯净,杂质只有空气中吸附的C元素,薄膜纯度超过90%；X射线衍射（XRD）对CuO-Al二层复合膜分析表明CuO膜会使Al膜的X衍射角（2θ）发生2.5°的偏移；差式扫描量热法-热重法（DSC-TG）联用热分析表明多层薄膜在500℃到750℃有两个反应引起的放热峰。对三种复合薄膜的电爆试验,分析伏安特性曲线和温度特性曲线表明随着薄膜层数的增加,桥膜的放热量逐渐提高,四层桥膜的最高温能达到近1万度；通电电压对复合薄膜的电爆性能影响较大,偏大或偏小都会影响化学反应的发生,本文所制备的二层薄膜的最佳通电电压为40V。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 含能桥膜国内外研究状况
• 1.1.1 国外研究状况
• 1.1.2 国内研究状况
• 1.2 研究目标和研究内容
• 2 Al-CuO复合膜的制备技术
• 2.1 复合膜制备原理
• 2.1.1 溅射法基本原理
• 2.1.2 射频磁控溅射原理
• 2.1.3 溅射的机理和过程
• 2.2 Al-CuO制备工艺条件
• 2.2.1 实验装置与材料
• 2.2.2 实验样品制备与工艺流程
• 2.2.3 制备条件与薄膜质量分析
• 2.3 小结
• 3 Al-CuO复合膜的表征
• 3.1 扫描电子显微镜（SEM）分析
• 3.1.1 Al、CuO单层薄膜分析
• 3.1.2 多层薄膜点火桥表面分析
• 3.13 多层薄膜点火桥断面分析
• 3.2 X射线衍射分析（XRD）
• 3.3 原子力显微镜分析（AFM）
• 3.3.1 Al、CuO单层薄膜
• 3.3.2 多层含能桥膜表面分析
• 3.4 电子能谱分析（EDS）
• 3.4.1 单层Al、CuO薄膜EDS分析
• 3.4.2 多层薄膜EDS分析
• 3.5 化学反应性分析
• 3.5.1 热分析原理
• 3.5.2 热分析样品的制备工艺
• 3.5.3 放热特性曲线
• 3.6 小结
• 4 Al-CuO的电爆特性分析
• 4.1 电爆特性测试方法
• 4.1.1 伏安特性曲线测试方法
• 4.1.2 等离子体温度曲线测试方法
• 4.2 电爆特性测试
• 4.2.1 不同层数的桥膜电爆性能
• 4.2.2 不同长宽比的桥膜电爆性能
• 4.2.3 电压对复合桥膜电爆性能的影响
• 4.3 小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献