本發(fā)明涉及激光火工品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于1064mm激光驅(qū)動(dòng)飛片系統(tǒng)的飛片結(jié)構(gòu)及制備方法。

背景技術(shù)：

激光驅(qū)動(dòng)飛片技術(shù)是在上世紀(jì)末由美國(guó)LosAlamos實(shí)驗(yàn)室為研制武器安全點(diǎn)火系統(tǒng)而首先發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)。它是利用激光束輻照透明基底表面上的金屬膜(飛片靶)，激光能量將燒蝕一部分膜層產(chǎn)生高壓等離子體，利用產(chǎn)生的等離子體推動(dòng)剩余膜層(飛片)高速飛行，產(chǎn)生極高的瞬時(shí)沖擊壓力。該技術(shù)在激光沖擊起爆、激光推進(jìn)、微成形等研究領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。飛片靶是激光驅(qū)動(dòng)飛片中能量轉(zhuǎn)換關(guān)鍵部件，其包含燒蝕層、阻熱層和飛片層三層結(jié)構(gòu)。其中燒蝕層的作用是吸收激光的能量，產(chǎn)生高壓等離子體。但是金屬鋁飛片表面對(duì)光的反射率很高，大部分激光能量被反射而浪費(fèi)，從而導(dǎo)致需要輸入高能量的激光去驅(qū)動(dòng)飛片，導(dǎo)致難以大規(guī)模推廣使用激光驅(qū)動(dòng)飛片技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于1064mm激光驅(qū)動(dòng)飛片系統(tǒng)的飛片結(jié)構(gòu)及制備方法，用于解決現(xiàn)有金屬飛片對(duì)激光的能量吸收率較低的技術(shù)問題。

考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，根據(jù)本發(fā)明公開的一個(gè)方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于1064mm激光驅(qū)動(dòng)飛片系統(tǒng)的飛片結(jié)構(gòu)，包括透明基底和金屬鋁薄膜；所述金屬鋁薄膜的厚度為5-30μm；所述金屬鋁薄膜層的一面上通過設(shè)置納米孔以及在所述納米孔中填充納米銀，使之形成納米銀填充的多孔氧化鋁層；所述納米銀填充的多孔氧化鋁層粘貼或壓緊所述透明基底。

為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的技術(shù)方案是：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，納米銀填充的多孔氧化鋁層的納米孔為周期性的孔陣列結(jié)構(gòu)，其規(guī)格為：孔直徑為330±20nm，深度為1-3μm，周期為400±20nm。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，納米銀填充的多孔氧化鋁層的納米孔為周期性的孔陣列結(jié)構(gòu)，其規(guī)格為：孔直徑為40±10nm，深度為1-3μm，周期為60±10nm。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，納米銀填充的多孔氧化鋁層的納米孔為周期性的孔陣列結(jié)構(gòu)，其規(guī)格為：孔直徑為140±10nm，深度為1-3μm，周期為210±10nm。

本發(fā)明還可以是：

一種用于1064mm激光驅(qū)動(dòng)飛片系統(tǒng)的飛片結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、選用厚度小于200μm，純度大于99％的金屬鋁薄膜；

步驟二、將金屬鋁薄膜一面通過陽極氧化的方式制備得到有周期的納米孔陣列結(jié)構(gòu)；

步驟三、采用交流沉積的方法將金屬銀電鍍到納米孔中，形成納米銀填充的多孔氧化鋁層；

步驟四、從所述金屬鋁薄膜未設(shè)置納米孔的另一面用物理離子減薄或化學(xué)腐蝕的方法將金屬鋁薄膜減薄，使所述金屬鋁薄膜的厚度為5-30μm；

步驟五、將設(shè)置有納米孔的所述金屬鋁薄膜的納米銀填充的多孔氧化鋁層粘貼或壓緊所述透明基底。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，在步驟二之前還包括將金屬鋁薄膜在高溫下退火。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，在高溫下退火后，將金屬鋁薄膜(1)在丙酮中用超聲波清洗,去除表面油脂。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，將去除表面油脂后的金屬鋁薄膜(1)在NaOH溶液中除去表面的氧化膜。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，將去除氧化膜后的金屬鋁薄膜(1)經(jīng)乙醇、去離子水沖洗后置于電解液中。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是：

本發(fā)明的一種用于1064mm激光驅(qū)動(dòng)飛片系統(tǒng)的飛片結(jié)構(gòu)及制備方法，其解決了傳統(tǒng)飛片中鋁燒蝕層對(duì)激光的吸收率低的技術(shù)問題，通過本發(fā)明提高了激光的利用率，有利于實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的光纖連接和小型化。

附圖說明

為了更清楚的說明本申請(qǐng)文件實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅是對(duì)本申請(qǐng)文件中一些實(shí)施例的參考，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，還可以根據(jù)這些附圖得到其它的附圖。

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于1064mm激光驅(qū)動(dòng)飛片系統(tǒng)的飛片結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中納米銀燒蝕層對(duì)光的反射率光譜。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中納米銀燒蝕層對(duì)光的反射率光譜。

其中，附圖中的附圖標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱為：

1－透明基底，2－納米銀填充的多孔氧化鋁層；3－納米孔；4－金屬鋁薄膜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

如圖1所示，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于1064mm激光驅(qū)動(dòng)飛片系統(tǒng)的飛片結(jié)構(gòu)，一種用于1064mm激光驅(qū)動(dòng)飛片系統(tǒng)的飛片結(jié)構(gòu)，包括透明基底1、納米銀填充的多孔氧化鋁層2和鋁薄膜層4；所述金屬鋁薄膜4的厚度為5-30μm，所述金屬鋁薄膜4的一面上設(shè)置有納米銀填充的多孔氧化鋁層2(納米銀填充的多孔氧化鋁光吸收層)，設(shè)置有納米孔的所述金屬鋁薄膜4的一面粘貼或壓緊所述透明基底1。透明基底1可優(yōu)選K9玻璃、透明陶瓷或透明晶體等。金屬鋁薄膜1可通過透明液體粘貼在透明基底2上，透明液體可優(yōu)先選擇水或硅油。

金屬鋁薄膜4最好采用99.9％的純鋁，99.9％的純鋁可以更好的保證制備納米孔規(guī)則，如果純度低，在陽極氧化過程中，可能會(huì)導(dǎo)致制備的多孔模板存在較大的缺陷。

其納米銀填充的多孔氧化鋁層2上設(shè)置的為周期性的孔陣列結(jié)構(gòu)，其規(guī)格分為三種，分別是：直徑為330±20nm，深度為1-3μm，周期為400±20nm；直徑為40±10nm，深度為1-3μm，周期為60±10nm；直徑為140±10nm，深度為1-3μm，周期為210±10nm；周期就是孔呈規(guī)則的排列，孔中心的間距；填充后的納米銀圓柱與以上尺寸對(duì)應(yīng)。通過分析發(fā)現(xiàn)，只有上述提供的三種結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，制備的飛片會(huì)與激光產(chǎn)生表面等離子共振作用，加強(qiáng)光的吸收。

一種用于1064mm激光驅(qū)動(dòng)飛片系統(tǒng)的飛片結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、選用厚度小于200μm(厚度小于200μm便于后期將其減薄到所需要的厚度，如果太厚，后期不好操作，減薄成本也較高)，純度大于99％的金屬鋁薄膜4，將金屬鋁薄膜4在高溫下退火，退火后，將金屬鋁薄膜4在丙酮中用超聲波清洗,去除表面油脂，然后在NaOH溶液中除去表面的氧化膜，經(jīng)乙醇、去離子水沖洗后置于酸性電解液中；

步驟二、在電解液中，金屬鋁薄膜4一面通過陽極氧化的方式制備得到有周期的納米孔陣列結(jié)構(gòu)；通過改變電解液體成分，控制陽極氧化的電壓和時(shí)間制備三種規(guī)格的多孔鋁膜(孔直徑為330±20nm，深度為1-3μm，周期為400±20nm；或者孔直徑為40±10nm，深度為1-3μm，周期為60±10nm；或者孔直徑為140±10nm，深度為1-3μm，周期為210±10nm)；陽極氧化的原理是：多孔陽極氧化鋁，簡(jiǎn)稱PAA，是將高純鋁置于酸性電解液中在低溫下經(jīng)陽極氧化而制得的具有自組織的高度有序納米孔陣列結(jié)構(gòu)。它由阻擋層和多孔層構(gòu)成，孔大小均勻。多采用草酸，硫酸，磷酸為電解液。

步驟三、采用交流沉積的方法將金屬銀電鍍到納米孔中；控制電鍍工藝使納米氧化鋁孔中填充滿金屬銀；

步驟四、從所述金屬鋁薄膜4未設(shè)置納米孔的另一面(未電鍍銀的一面)用物理離子減薄或化學(xué)腐蝕的方法將金屬鋁薄膜4減薄，使所述金屬鋁薄膜4的厚度為5-30μm；其物理離子減薄方法可以是，如離子束刻蝕等；

步驟五、將設(shè)置有納米孔的所述金屬鋁薄膜4的納米銀填充的多孔氧化鋁層2一面粘貼或壓緊所述透明基底1。

對(duì)于以上公開的用于1064mm激光驅(qū)動(dòng)飛片系統(tǒng)的飛片結(jié)構(gòu)及制備方法，下面通過具體的示例進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1：首先,將150μm的鋁片(純度為99.95％)在高溫下退火,消除鋁片在軋制過程中形成的內(nèi)應(yīng)力。然后將鋁片在丙酮中超聲波清洗,去除表面油脂；再在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的NaOH溶液中除去表面的氧化膜，最后經(jīng)乙醇和去離子水沖洗，最后置于0.7M的磷酸的電解液中，在低溫下(-5℃～-8℃)，控制氧化電壓在24V左右，陽極氧化而制得的具有自組織的高度有序納米孔陣列結(jié)構(gòu)(孔的直徑為140±10nm，深度為2μm，周期為210±10nm)，采用交流沉積方法在孔內(nèi)填充金屬銀,銀電鍍液為(0.1M硝酸銀)，沉積電壓16V，pH＝3，交流電頻率為50HZ，沉積5-8分鐘，使銀填充滿納米孔。采用離子束刻蝕方法減薄未填充金屬銀的一面，控制時(shí)間將飛片減薄到20μm。然后在透明的藍(lán)寶石基底上滴一滴硅油，將飛片中含納米銀的一面貼合到基底上。通過分析該飛片的光吸收發(fā)現(xiàn)，該飛片在1064nm的激光的反射率小于6％。其納米銀燒蝕層對(duì)光的反射率光譜如圖2所示。

實(shí)施例2：將200μm的鋁片(純度為99.9％)在高溫下退火,消除鋁片在軋制過程中形成的內(nèi)應(yīng)力。然后將鋁片在丙酮中超聲波清洗,去除表面油脂；再在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的NaOH溶液中除去表面的氧化膜，最后經(jīng)乙醇和去離子水沖洗,在電解槽中進(jìn)行陽極氧化。電解槽中采用0.2M的草酸，溫度控制在5℃左右，氧化電壓20V左右，氧化約40分鐘制備出多孔氧化鋁模板(孔直徑為40±10nm，深度為1-3μm，周期為60±10nm)，采用交流沉積方法在孔內(nèi)填充金屬銀，銀電鍍液為(0.1M硝酸銀)，沉積電壓16V，pH＝3，交流電頻率為50HZ，使銀填充滿納米孔。采用化學(xué)腐蝕的方法，在0.2M的HCl溶液中將未填充金屬銀的一面鋁膜減薄到30μm。然后在透明的K9玻璃基底上滴一滴硅油，將飛片中含納米銀的一面貼合到基底上。通過分析該飛片的光吸收發(fā)現(xiàn)，該飛片在1064nm的激光吸收率大于85％。其納米銀燒蝕層對(duì)光的反射率光譜如圖3所示。

本發(fā)明利用銀納米粒子的表面等離子共振特性，將飛片的燒蝕層制備成銀的納米周期結(jié)構(gòu)，使其與入射的1064nm激光產(chǎn)生表面等離子共振吸收效應(yīng)，提高激光吸收，促進(jìn)激光驅(qū)動(dòng)飛片技術(shù)的進(jìn)步。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分相互參見即可。

在本說明書中所談到的“一個(gè)實(shí)施例”、“另一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、等，指的是結(jié)合該實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包括在本申請(qǐng)概括性描述的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書中多個(gè)地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個(gè)實(shí)施例。進(jìn)一步來說，結(jié)合任一實(shí)施例描述一個(gè)具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)時(shí)，所要主張的是結(jié)合其他實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

盡管這里參照本發(fā)明的多個(gè)解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請(qǐng)公開和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。