[发明专利]一种微纳米含能材料定容燃烧压力测试装置

说明书

本发明公开了一种微纳米含能材料定容燃烧压力测试装置，用于小药量微纳米含能材料的燃烧性能测试，包括微型密闭爆发器、螺母式点火器、微纳米含能材料以及压电传感器，螺母式点火器与微型密闭爆发器燃烧室固定连接，微纳米含能材料以装填于微型密闭爆发器燃烧室中，微型密闭爆发器另一端与压电传感器连接。本发明结构简单，且能够保证严格密封，操作方便，能够满足毫克级微纳米含能材料的测试需求。

技术领域

本发明属于含能材料性能测试领域，特别是一种微纳米含能材料的定容燃烧压力测试装置。

背景技术

微纳米含能材料是近年来微纳米技术在含能材料领域应用的产物，由于其尺寸和结构上的特殊性，微纳米含能材料具有普通含能材料所不具备的优异的物理化学性能，与传统大颗粒含能材料相比，微纳米含能材料在感度、反应速率等方面得到了明显改善，在国防等领域应用前景广阔。

由于含能材料颗粒的微纳化，颗粒表面的原子、分子数增加，表面能相应提高，使得这些原子分子具有较高的活性，对含能材料的燃烧性能产生了重大的影响，而燃烧过程中的压力变化是表征微纳米含能材料燃烧性能的重要参数。因此，一种有效的检测微纳米含能材料燃烧过程压力变化的测试方法对于研究其燃烧性能规律、拓展其应用显得十分必要。

同时，随着微纳米含能材料在先进武器弹药、新型航空航天技术等领域的进一步应用，微纳米含能器件成为微纳米含能材料的重要发展趋势，这就对微纳米含能材料的制备工艺提出了新的要求，确保其与微器件系统具有良好的兼容性。Wenchao Zhang等设计了一种玻璃基底三维有序大孔纳米铝热剂薄膜，其制备工艺与微机电系统(MEMS)高度兼容，具有一定的应用前景(Acs Applied Materials&Interfaces,2012,5(2)：239-242)；Churaman Wayne等制备了一种以纳米多孔硅为含能载体的微型器件，研究了其发火行为，同样体现了良好的发展潜力(Chemical Physics Letters,2008,464(4-6):198-201)。但这些微纳米含能材料受到其制备工艺的限制，制备的药量在毫克级别，传统的大容量定容燃烧压力测试装置对于研究其燃烧性能规律显得并不适用。因此，为进一步研究微纳米含能材料燃烧机理并提高其燃烧性能，一种微型的、小药量的定容燃烧压力测试装置的研制便迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微纳米含能材料定容燃烧压力的测试装置。该测试装置可用于毫克级微纳米含能材料定容燃烧压力的测试，是一种微型测试装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种微纳米含能材料定容燃烧压力测试装置，微型密闭爆发器、螺母式点火器、微纳米含能材料以及压电传感器，螺母式点火器与微型密闭爆发器燃烧室固定连接；微型密闭爆发器为体积为接近0.2ml的微型容器，该容器于其几何中心为贯穿结构，为孔径大小不同的两个腔室，孔径较大的腔室与压电传感器连接，压电传感器将该腔室的开口封闭；孔径较小的腔室作为燃烧室；微纳米含能材料即填装于微型密闭爆发器燃烧室中；所述的螺母式点火器接入燃烧室中，并将孔径较小腔室的开口封闭；以上结构形成的定容燃烧压力测试的内空间用于提供微纳米含能材料燃烧；内空间外部对应设有电源及显示器件。

优选的，所述的螺母式点火器通过玻璃烧结的方式固定两根接线柱，以连接内外空间，接线柱内侧连接桥丝式换能元点燃微纳米含能材料，外侧连接发火电源。

优选的，所述的桥丝式换能元为镍铬桥丝、铂铱丝、康铜丝中的一种。

优选的，所述的微纳米含能材料可测试药量范围为3-50mg。

优选的，所述的压电传感器输入端口与微型密闭爆发器燃烧室通过螺纹密封连接，通过驱动电源对压电传感器供电，输入的发火电流信号及输出电压信号通过示波器采集。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：