多孔硅納米含能材料及芯片的制備和性能研究.pdf

1、自從20世紀50年代被發(fā)現(xiàn)以來，多孔硅在傳感器、光電子學、微光學、微電子學、MEMS器件和技術、能量轉(zhuǎn)換和生物醫(yī)學等領域得到了廣泛的研究和應用。1992年多孔硅跟濃硝酸爆炸現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)將多孔硅帶入了一個全新的研究領域——新型納米含能材料。
　　針對納米含能材料的要求，采用電化學雙槽腐蝕技術開展了多孔硅制備工藝和龜裂機理等相關研究。發(fā)現(xiàn)制備多孔硅的工藝參數(shù)是決定多孔硅是否龜裂的根本因素，而多孔硅納米孔內(nèi)溶液的表面張力是導致多孔硅龜裂的

2、直接因素?；谝陨辖Y(jié)論，提出了從多孔硅的制備源頭開始全程預防多孔硅龜裂的方案。采用該方案制備出了厚度達到205μm的不龜裂的多孔硅膜。
　　針對多孔硅容易被氧化的問題，采用KH550、KH560和KH570三種硅烷偶聯(lián)劑對多孔硅開展了穩(wěn)定化研究。研究表明該技術提高了多孔硅在室溫下的經(jīng)時穩(wěn)定性，并且經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定化的多孔硅與四氧化三鉛的燃燒性能也得到了提高，達到了預期的研究目標。
　　針對納米尺度下的裝藥難題，提出了制備多孔

3、硅納米含能材料的超聲填充技術。該技術利用超聲波的作用強化氧化劑填充中的傳質(zhì)過程，提高了氧化劑的填充效率和多孔硅納米含能材料的化學反應性能。該技術具有填充效率高、填充一致性好、多孔硅納米含能材料反應性能好和安全可靠的優(yōu)點。
　　研究了多孔硅納米含能材料在常壓下的脈沖激光點火和熱點火。通過控制多孔硅納米含能材料的點火方式和多孔硅膜的制備條件，實現(xiàn)了多孔硅在大氣環(huán)境中的平行層燃燒到爆燃和爆轟的調(diào)控;脈沖激光點火的最小能量僅需0.137m

4、J;發(fā)現(xiàn)了多孔硅納米含能材料在單脈沖激光點火時的二次燃燒和多次燃燒現(xiàn)象，證明脈沖激光的點火機理是熱點火;發(fā)現(xiàn)了多孔硅納米含能材料分別在5×10-3Pa和8Pa時由等離子體激發(fā)的猛烈爆炸，提高了多孔硅納米含能材料環(huán)境適應性，大大拓展了多孔硅納米含能材料的應用范圍。
　　采用MEMS加工工藝實現(xiàn)了在多孔硅納米材料表面集成Cr微金屬點火橋，制備出了多孔硅納米含能芯片，分別實現(xiàn)了多孔硅納米含能芯片在Cr微金屬橋箔的電爆炸和電熱作用下的可靠