[发明专利]一种含能复合薄膜激光飞片换能元

说明书

技术领域

本发明涉及激光火工品的基础部件技术领域，特别是涉及一种纳米含能复合含能薄膜激光飞片换能元。

背景技术

随着战场电磁环境和武器内部电磁兼容环境的不断恶化，常规的金属桥丝电火工品越来越显露出其弊端，并且造成了大量的意外发火事故。无线电技术在生活中的广泛应用，也增加了电火工品在生产、储存和运输中的危险性。另外，自然界的放电，如闪电等也容易引起电火工品的意外事故。这些不安全的因素绝大部分是由于电火工品本身结构的缺陷造成，即当外界电磁场较强时，很容易在桥丝和脚线中产生电流，从而引发药剂意外点火爆炸。通过使用光纤代替导线而实现含能材料与电系统的隔离，即能从根本上解决火工品电磁干扰能力。因此，自激光器诞生以来，激光点火与起爆技术就成为国内外重点的研究方向。

高能炸药的激光起爆通常有三种形式：第一种是激光直接与高能炸药作用；第二种是激光通过炸药表面的薄金属膜的快速加热作用，其激光能量使用效率较低，不适合作起爆之用；第三种就是激光驱动飞片冲击起爆高能炸药。由于激光传输效率和利用效率较低，制约着激光驱动飞片冲击起爆系统实现真正的实用化和工程化，优化激光参数、改进飞片性能是实现激光冲击片雷管小型化、实用化和工程化必须解决的问题。相比较单层飞片在激光驱动过程中容易被高温熔化，其最终冲击作用大为减弱，复合结构飞片无论是在飞片速度还是在完整性方面均优于单膜飞片。复合飞片由4种结构组成：能量吸收层、烧蚀层、隔热层以及冲击层。能量吸收层提供对激光能量的初始吸收；烧蚀层用于产生高温高压等离子体，从而驱动剩余飞片加速出去；隔热层用来延迟热扩散效应。高温高压等离子体作为激光驱动飞片的动力源，研究其主要特性有助于更深入地认识等离子体在驱动飞片中的作用。而烧蚀层材料是产生等离子体的来源，研究烧蚀层材料，有助于优化高温高压等离子体，从而提高飞片性能。选择合适的材料作为复合飞片的烧蚀层，成为改善激光烧蚀产生等离子体性能、提高飞片速度的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全性高、点火能力强的纳米含能复合含能薄膜激光飞片换能元。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种含能复合薄膜激光飞片换能元，包括依次连接的K9玻璃基片、纳米含能复合薄膜、Al₂O₃隔热层、Al飞片层。

所述的纳米含能复合薄膜为CuO-Al纳米含能复合薄膜、MoO₃-Al纳米含能复合薄膜、MnO2-Al纳米含能复合薄膜或TiO2-Al纳米含能复合薄膜，其中，纳米含能复合薄膜的底层薄膜为CuO薄膜、MoO₃薄膜、MnO2薄膜或TiO2薄膜，底层薄膜和Al薄膜由下至上交替分布，且底层薄膜和Al薄膜的厚度均为纳米级。

一种含能复合薄膜激光飞片换能元的制备方法，采用真空磁控溅射法在所述K9玻璃基片上先沉积底层薄膜，接着沉积Al薄膜，交替沉积，得到所述的纳米含能复合薄膜，再在纳米含能复合薄膜上沉积Al₂O₃隔热层薄膜，最后将Al飞片层沉积在Al₂O₃隔热层上。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）激光飞片换能元技术具有飞片速度高、装置简单、成本低等传统动高压加载技术无法取代的优点；（2）使用激光点火实现含能材料与电系统的隔离，即能从根本上解决火工品电磁干扰能力；（3）纳米含能复合薄膜具有放热量高、反应速率快等特点，可提高换能元的点火能力。

附图说明

图1是CuO-Al纳米含能复合薄膜示意图。

图2是含能薄膜激光飞片换能元结构图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。