[发明专利]一种镁铝合金载氢薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镁铝合金载氢薄膜材料，包括镁铝合金薄膜，所述镁铝合金薄膜中镁原子和铝原子的比例在9:1到1:9之间；氢原子所占比例小于等于20％。镁铝合金载氢薄膜材料的激光驱动效率提升原理是：金属储氢材料在强激光烧蚀作用下，迅速释放出氢气，氢参与并增强激光烧蚀反应，使得光致等离子体温度和电子密度增加，进而提升等离子体驱动效率。其制备方法包括如下步骤1：选取具有高激光透过率的基片，将其清洗干净并烘干备用；步骤2：将步骤1所得基片与镁铝合金靶材放入溅射腔室，安装固定后抽真空；步骤3：通过磁控溅射镁铝合金薄膜。

技术领域

本发明涉及载氢薄膜技术领域，具体的说，是一种镁铝合金载氢薄膜材料及其制备方法。

背景技术

随着现代战争的网络化和信息化，未来战场及武器系统内部电磁兼容环境必将更为复杂且严酷。火工品作为武器系统的功能始发元件，决定着弹药的本质安全。为此，LosAlamos、Sandia等于上世纪80年代开始，将具有抗强电磁干扰能力的激光驱动飞片技术应用于起爆炸药。激光驱动飞片技术发展至今取得了众多显著成果，然而，仍有诸多关键问题有待深入研究，较为突出的是激光与飞片能量耦合效率较低的问题。一直以来，飞片作为解决能量耦合效率的关键得到了广泛研究。早期，飞片主要采用单层金属膜，能量耦合效率不足20％；近年来，飞片采用了复合式结构，该结构包含吸收层、烧蚀层、隔热层和飞片层。复合飞片中，吸收层的主要作用是增强激光吸收率，通常为C或Ti；烧蚀层是换能层，通常为Al、Ge、Cu等金属材料，其在激光激发下形成高压等离子体，从而剪切飞片层材料，使其获得较高的速度撞击起爆炸药；隔热层主要作用是减少烧蚀层能量损失，通常为Al₂O₃、CuO等。C/Al/Al₂O₃/Al是当前最为常用且高效的复合飞片结构，其驱动效能相比于纯铝飞片有大幅提升，能量耦合效率可达47.4％。尽管如此，激光驱动飞片的相关应用对提高换能效率和获得更高飞片速度的需求仍然迫切。

目前，储氢薄膜作为一类新型能源材料得到广泛关注。本发明公开了一种适用于作为烧蚀层的镁铝合金载氢薄膜材料，其在激光辐照作用下，由于引入了氢气的快速剧烈反应，增强了激光诱导等离子体效应，致使飞片速度和换能效率显著提高，对激光驱动飞片的应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁铝合金载氢薄膜材料及其制备方法，用于解决现有技术中激光与飞片能量耦合效率低下的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种镁铝合金载氢薄膜材料，包括镁铝合金薄膜，所述镁铝合金薄膜中镁原子和铝原子的比例在9:1到1:9之间；氢原子所占比例小于等于20％。镁铝合金载氢薄膜材料的激光驱动效率提升原理是：金属储氢材料在强激光烧蚀作用下，迅速释放出氢气，氢参与并增强激光烧蚀反应，使得光致等离子体温度和电子密度增加，进而提升等离子体驱动效率。

优选地，其厚度为纳米量级到微米量级。

优选地，所述镁铝合金薄膜材料具有良好的氢吸附性能。

一种镁铝合金载氢薄膜材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：选取具有高激光透过率的基片，将其清洗干净并烘干备用；

步骤2：将步骤1所得基片与镁铝合金靶材放入溅射腔室，安装固定后抽真空；

步骤3：通过磁控溅射镁铝合金薄膜。

优选地，所述步骤1中清洗包括如下步骤：

步骤1.1：将基片在丙酮中超声清洗15分钟；

步骤1.2：将步骤1.1所得基片在无水乙醇中超声清洗15分钟；

步骤1.3：将步骤1.2所得基片在去离子水中超声清洗15分钟；