多孔金屬氧化物-Al納米含能材料的研究.pdf

1、為了解決MEMS火工器件因小型化帶來的能量輸出不足，進(jìn)而影響其發(fā)火可靠性的問題，研究者考慮將微納含能材料集成到器件中以提高其點(diǎn)火輸出能量，因此具有高輸出能量且易與MEMS工藝相兼容的納米鋁熱薄膜成為研究熱點(diǎn)。目前納米鋁熱薄膜通常采用氣相沉積以納米金屬氧化物和鋁交替多層沉積的形式集成到MEMS系統(tǒng)中，該工藝費(fèi)時(shí)費(fèi)力、難以按比例逐層沉積，限制了納米鋁熱薄膜在MEMS上的應(yīng)用。本文提出了一種制備納米鋁熱薄膜的新方法，即采用微膠球模板法制備三維

2、有序多孔金屬氧化物，然后通過磁控濺射在多孔金屬氧化物骨架上沉積Al，制備出多孔Fe2O3/Al納米鋁熱薄膜。
　　 首先采用無皂乳液聚合法制備聚苯乙烯微球乳液，通過控制反應(yīng)條件，制備出表面光滑、分散性良好、粒徑大小均一（約280nm）的聚苯乙烯微球。之后通過自然沉降法組裝制備出了結(jié)構(gòu)規(guī)整的三維有序膠晶球模板。將金屬氧化物前驅(qū)液填充到模板間隙，以1℃/min的升溫速率升至500℃，保溫5小時(shí)，冷卻至溫室，得到三維有序多孔Fe2O3

3、薄膜。采用SEM、TEM、EDS、XRD和氮?dú)馕?脫附等對(duì)其進(jìn)行表征，多孔Fe2O3薄膜厚度為微米級(jí)，孔徑范圍130±20nm，骨架厚度為納米級(jí)約30nm，BET比表面積為44.59m2/g，為進(jìn)一步在多孔氧化鐵骨架上沉積Al提供了條件。
　　 采用磁控濺射法在多孔Fe2O3骨架上沉積鋁，沉積時(shí)間分別為15min、35min、60min、75min時(shí)，Al與Fe2O3的摩爾比逐漸增加，依次為0.23、0.50、0.59和0.9

4、8。SEM測(cè)試結(jié)果顯示:隨著鍍鋁時(shí)間的增加，F(xiàn)e2O3/Al復(fù)合材料骨架逐漸增厚，孔徑逐漸縮小。DSC測(cè)試結(jié)果表明，Al與Fe2O3的摩爾比為0.59時(shí)，鋁熱劑的放熱量最大，高達(dá)2831Jg-1。該條件下DSC測(cè)試產(chǎn)物的物相分析顯示，Al和Fe2O3的吸收峰消失，只有Fe單質(zhì)的特征吸收峰生成，由此可知鋁熱反應(yīng)進(jìn)行的比較完全。另外，由于采用新方法制備的Fe2O3/Al復(fù)合材料雜質(zhì)含量極少，且制得的多孔氧化物骨架能與鋁膜在納米級(jí)別緊密結(jié)合、