[发明专利]多层铁电薄膜叠堆的爆炸功率源应用

说明书

本发明公开了多层铁电薄膜叠堆的爆炸功率源应用，属于功率源技术领域，利用Pb(Mgsubgt;1//subgt;subgt;3/subgt;Nbsubgt;2/3/subgt;)Osubgt;3/subgt;‑PbZrOsubgt;3/subgt;‑PbTiOsubgt;3/subgt;制备铁电薄膜单层，所述铁电薄膜单层上设置有叉指电极；将铁电薄膜单层进行叠堆，构成铁电多层薄膜叠堆样品，所述铁电多层薄膜叠堆样品的叠堆层数≥5层，铁电薄膜单层之间利用叉指电极并联连接；所述铁电薄膜单层的厚度≤100μm。本申请首次利用PMN‑PZT铁电薄膜的冲击放电特性，得到了脉冲大电流信号。发明人的这一发明对于铁电脉冲功率源的小型化发展，有着非常重要的意义。采用本申请的爆炸功率源应用，能够有效缩小铁电脉冲功率源的体积，具有显著的进步意义。实际测试结果表明：与现有块状陶瓷作为功率源相比，本申请爆炸功率源的体积能缩小至1/20左右。

技术领域

本发明涉及功率源技术领域，具体为多层铁电薄膜叠堆的爆炸功率源应用。本申请首次公开了利用PMN-PZT铁电薄膜多层叠堆制备小型爆炸功率源的应用，对于铁电脉冲电源的小型化发展具有非常重要的意义。

背景技术

爆炸功率源技术是利用爆炸产生冲击波作用于铁电材料，使其放出脉冲电流的功率源技术。铁电材料在前期通过外电场极化储存电荷能量，之后施加冲击压力使材料结构发生变化，释放出电荷能量。因此，利用铁电陶瓷的极化储能-冲击放能的性质可以制作成高功率、大电流和高电压的脉冲电源。此项技术在国防和工业领域中，有着非常重要的应用。

目前，工业界最广泛使用和研究的材料为块状的铁电陶瓷。而如何进一步降低脉冲电源的体积，或提高单位体积的电输出性能，则成为人们研究的重点。

发明内容

本发明的发明目的在于，提供多层铁电薄膜叠堆的爆炸功率源应用，以提高单位体积的电输出性能。本申请首次利用PMN-PZT铁电薄膜的冲击放电特性，得到了脉冲大电流信号。发明人的这一发明对于铁电脉冲功率源的小型化发展，有着非常重要的意义。采用本申请，能够有效缩小铁电脉冲功率源的体积，具有显著的进步意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

多层铁电薄膜叠堆的爆炸功率源应用，利用Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbZrO₃-PbTiO₃制备铁电薄膜单层，所述铁电薄膜单层上设置有叉指电极；将铁电薄膜单层进行叠堆，构成铁电多层薄膜叠堆样品，所述铁电多层薄膜叠堆样品的叠堆层数≥5层，铁电薄膜单层之间利用叉指电极并联连接；所述铁电薄膜单层的厚度≤100μm。

所述铁电薄膜单层的厚度为3～100μm。

所述铁电薄膜单层的压电常数d₃₃≥400pC/N。优选的，所述铁电薄膜单层的压电常数d₃₃为400～1000pC/N。

所述铁电薄膜单层的剩余极化强度≥20pC/cm²。优选的，所述铁电薄膜单层的压电常数d₃₃为20～80pC/N。

所述叠堆层数为5～500层。

对铁电多层薄膜叠堆样品进行测试，测试过程如下：将铁电多层薄膜叠堆样品外电极短路连接，短路电路上串上电磁感应线圈，再将铁电多层薄膜叠堆样品置于含能材料表面，并利用环氧灌封作为铁电多层薄膜叠堆样品的支撑和绝缘；点燃含能材料，利用含能材料产生的动态冲击波作用于铁电多层薄膜叠堆样品，使其放出储存的电荷能量。

所述含能材料为炸药。

所述炸药产生的冲击压力≥5.0GPa。优选的，所述炸药产生的冲击压力为5.0～100.0GPa。