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(jì)50年代被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，多孔硅在傳感器、光電子學(xué)、微光學(xué)、微電子學(xué)、MEMS器件和技術(shù)、能量轉(zhuǎn)換和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)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(gè)全新的研究領(lǐng)域——新型納米含能材料。
　　針對(duì)納米含能材料的要求，采用電化學(xué)雙槽腐蝕技術(shù)開(kāi)展了多孔硅制備工藝和龜裂機(jī)理等相關(guān)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(dǎo)致多孔硅龜裂的

2、直接因素。基于以上結(jié)論，提出了從多孔硅的制備源頭開(kāi)始全程預(yù)防多孔硅龜裂的方案。采用該方案制備出了厚度達(dá)到205μm的不龜裂的多孔硅膜。
　　針對(duì)多孔硅容易被氧化的問(wèn)題，采用KH550、KH560和KH570三種硅烷偶聯(lián)劑對(duì)多孔硅開(kāi)展了穩(wěn)定化研究。研究表明該技術(shù)提高了多孔硅在室溫下的經(jīng)時(shí)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(dá)到了預(yù)期的研究目標(biāo)。
　　針對(duì)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(shù)。該技術(shù)利用超聲波的作用強(qiáng)化氧化劑填充中的傳質(zhì)過(guò)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(xué)反應(yīng)性能。該技術(shù)具有填充效率高、填充一致性好、多孔硅納米含能材料反應(yīng)性能好和安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。
　　研究了多孔硅納米含能材料在常壓下的脈沖激光點(diǎn)火和熱點(diǎn)火。通過(guò)控制多孔硅納米含能材料的點(diǎn)火方式和多孔硅膜的制備條件，實(shí)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(diǎn)火的最小能量?jī)H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(diǎn)火時(shí)的二次燃燒和多次燃燒現(xiàn)象，證明脈沖激光的點(diǎn)火機(jī)理是熱點(diǎn)火;發(fā)現(xiàn)了多孔硅納米含能材料分別在5×10-3Pa和8Pa時(shí)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(yīng)性，大大拓展了多孔硅納米含能材料的應(yīng)用范圍。
　　采用MEMS加工工藝實(shí)現(xiàn)了在多孔硅納米材料表面集成Cr微金屬點(diǎn)火橋，制備出了多孔硅納米含能芯片，分別實(shí)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