本發(fā)明屬于火工品領(lǐng)域，涉及一種沖擊片雷管用爆炸薄膜橋，具體涉及一種高能量轉(zhuǎn)換率復(fù)合含能薄膜橋。

背景技術(shù)：

雷管作為各類點(diǎn)火裝置中的重要換能元件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、導(dǎo)彈發(fā)射、礦山爆破等軍用和民用領(lǐng)域。目前廣泛使用的電雷管，采用熱絲點(diǎn)火方式，雷管和主藥球無法隔離，對(duì)電磁干擾、靜電、射頻、雜散電流等十分敏感，安全性差。沖擊片雷管作為一種新型雷管，具有爆炸箔與炸藥不直接接觸，耐機(jī)械沖擊、抗射頻、靜電、雜散電流及電磁干擾、且作用迅速可靠。爆炸箔作為沖擊片雷管的核心部件之一，其作用原理是當(dāng)高壓脈沖電流通過金屬橋箔時(shí)，橋區(qū)由于熱效應(yīng)迅速地由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，形成高溫高壓的等離子體，等離子體剪切橋箔上的沖擊片(聚酰啞胺薄膜層或其他電介質(zhì)層)形成飛片，飛片以極高的速度撞擊高能火藥，實(shí)現(xiàn)沖擊片雷管的點(diǎn)火功能。該過程要求飛片速率快，飛片速率過低則無法引爆高能火藥，導(dǎo)致沖擊片雷管工作穩(wěn)定性差。目前沖擊片雷管一般采用cu薄膜橋作為爆炸箔，其采用單一電能加熱膜橋，起爆電壓較大(3000v左右)，起爆能量高，電能轉(zhuǎn)換為飛片動(dòng)能的能量轉(zhuǎn)換率偏低，不利于裝備系統(tǒng)小型化和低能化發(fā)展。

反應(yīng)多層膜是一種疊層式納米含能薄膜材料，由兩種或兩種以上不同的組元材料按一定的厚度(通常滿足某個(gè)化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量比)，沿垂直于襯底方向周期性地沉積，其單個(gè)周期膜厚可從幾納米到幾百納米，總周期數(shù)可從幾到上百，多層膜的總厚度可達(dá)到幾十微米。反應(yīng)多層膜在熱能或電能作用下可發(fā)生化學(xué)或合金化反應(yīng)，反應(yīng)過程中伴隨著物質(zhì)的擴(kuò)散、熱量的傳遞、等離子體的形成等。復(fù)合含能薄膜橋通過在金屬膜橋上集成反應(yīng)多層膜，將電能與化學(xué)能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電-化學(xué)復(fù)合爆炸，通過電爆炸的等離子體與納米疊層含能薄膜的化學(xué)爆炸共同作用，以獲得更高的起爆效能。在(rapidinitiationofreactionsinal/nimultilayerswithnanoscalelayering.journalofphysicsandchemistryofsolids,2010.71(2):p.84-89)中morris等在cu箔上集成al/ni反應(yīng)多層膜以提升飛片速率，但起爆電壓較大，飛片速率提升效果不明顯。在(influenceofal/cuoreactivemultilayerfilmsadditivesonexplodingfoilinitiator.journalofappliedphysics,2011.110(9):p.094505)中，周翔等在cu箔上集成了al/cuo反應(yīng)多層膜，能夠提升電爆時(shí)等離子體溫度，但電爆時(shí)間與含能材料反應(yīng)時(shí)間不匹配，沒有提升飛片動(dòng)能。如何有效提高沖擊片雷管爆炸箔電能轉(zhuǎn)換為飛片動(dòng)能的能量轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而提高飛片動(dòng)能是提高沖擊片雷管性能的有效手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述存在問題或不足，本發(fā)明提供了一種高能量轉(zhuǎn)換率復(fù)合含能薄膜橋(爆炸箔)。

一種高能量轉(zhuǎn)換率復(fù)合含能薄膜橋(爆炸箔)，從下至上依次包括基片、金屬膜橋和含能薄膜層，還包括聚四氟乙烯ptfe薄膜層和二個(gè)電極焊盤。

金屬膜橋設(shè)置在基片之上，其上方直接接觸的為一聚四氟乙烯薄膜層。含能薄膜層最少一層，且與金屬膜橋不直接接觸。聚四氟乙烯薄膜層最少一層，位于金屬膜橋上方，不同聚四氟乙烯薄膜層之間不直接接觸，結(jié)構(gòu)上通過含能薄膜層隔開。

二個(gè)電極焊盤分別與聚四氟乙烯薄膜層和含能薄膜層兩端實(shí)現(xiàn)電接觸，置于金屬膜橋之上。

所述含能薄膜層材料選用al/cuo、al/ni、b/ti或al/nio。

所述基片采用陶瓷基片、硅基片或者玻璃基片。

所述金屬膜橋的材料選cu、au或pt。

所述電極焊盤的材料選cu、au或ag。

本發(fā)明復(fù)合含能薄膜橋發(fā)生電爆生成等離子體的過程中，伴隨有能量的擴(kuò)散和熱傳遞等現(xiàn)象，很大部分的電能和化學(xué)能并沒有轉(zhuǎn)換為飛片的動(dòng)能，而是以熱能或光能等形式消耗掉。相比于傳統(tǒng)的復(fù)合含能薄膜橋，本發(fā)明做出了以下改進(jìn)：(1)在含能薄膜區(qū)兩端增設(shè)了與每一層含能薄膜層電接觸的電極焊盤，高壓脈沖電流可以同時(shí)通過金屬膜橋區(qū)和含能薄膜區(qū)，使得金屬膜橋區(qū)的電爆炸反應(yīng)和含能薄膜區(qū)的化學(xué)爆炸同時(shí)進(jìn)行，有效解決了金屬膜橋區(qū)與與含能薄膜區(qū)材料反應(yīng)時(shí)間不匹配的問題，降低了能量由金屬膜橋區(qū)向含能薄膜區(qū)傳遞過程中的能量損失，從而降低了起爆電壓和起爆能量，提高了薄膜橋的能量轉(zhuǎn)換效率。(2)在金屬膜橋上方，多層含能薄膜不同調(diào)制周期之間沉積了一層或多層ptfe薄膜。ptfe薄膜層可以吸收薄膜橋反應(yīng)產(chǎn)生的能量，分解產(chǎn)生大量的氣體，氣體急劇膨脹對(duì)沖擊片做功(機(jī)械能)，從而降低薄膜橋反應(yīng)時(shí)的能量損失，提高電能轉(zhuǎn)換為飛片動(dòng)能的能量轉(zhuǎn)換效率。(3)和金屬膜橋接觸的ptfe薄膜層還起到一個(gè)絕緣金屬膜橋與含能薄膜層的作用。

本發(fā)明通過在金屬薄膜橋上集成含能薄膜層以及ptfe薄膜，綜合利用電能、化學(xué)能和機(jī)械能，有效提高電能轉(zhuǎn)換為飛片動(dòng)能的能量轉(zhuǎn)換效率，顯著降低雷管起爆能量和起爆電壓，減小雷管系統(tǒng)體積，提高沖擊片雷管系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

因此，當(dāng)在本發(fā)明的含能薄膜橋兩端施加高壓電場(chǎng)時(shí)，金屬膜橋發(fā)生電爆炸釋放能量、含能薄膜層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放能量、ptfe薄膜發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)生氣體膨脹做功，即相比于現(xiàn)有的復(fù)合含能薄膜橋，該薄膜橋在電能-化學(xué)能-機(jī)械能三者的共同作用下，反應(yīng)過程中能量損失更低，飛片具有的動(dòng)能更高，從而提高電能轉(zhuǎn)換為飛片動(dòng)能的能量轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低雷管的起爆能量和起爆電壓，減小雷管系統(tǒng)體積，提高沖擊片雷管系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

綜上可見，本發(fā)明具有體積小、起爆能量低、能量轉(zhuǎn)換率高的優(yōu)異效果。

附圖說明

圖1為沖擊片雷管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明復(fù)合含能薄膜橋的俯視示意圖：

圖3為本發(fā)明的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例制備工藝流程示意圖；

附圖標(biāo)記：1-藥柱，2-加速腔，3-沖擊片，4-爆炸箔，5-基板，6-基片，7-金屬膜橋區(qū)，8-多層含能薄膜區(qū)，9-電極焊盤，10-ptfe薄膜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本實(shí)施例選用：cu為金屬膜橋、al/ni薄膜為含能薄膜層、cu為電極。

(1)選取半徑3英寸的高純度氧化鋁基片，先后采用丙酮、酒精、去離子水、超生波依次清洗干凈，然后利用磁控濺射技術(shù)在基片表面沉積2μm厚的cu薄膜。

(2)利用雙面對(duì)準(zhǔn)接觸式光刻機(jī)和光刻膠pr1-4000a對(duì)cu薄膜進(jìn)行光刻，將光刻后的樣品置于1mol/l的fecl3溶液中進(jìn)行腐蝕，得到圖形化的cu薄膜橋區(qū)。

(3)在圖形化后的cu橋上旋涂az-5200光刻膠，通過初次曝光和反轉(zhuǎn)曝光兩次曝光以及顯影在cu橋上生成倒梯形的凹槽。

(4)利用磁控濺射的方法在生成凹槽的cu橋上沉積一層200nm厚的ptfe薄膜，再交替沉積16層al/ni多層膜(al，60nm；ni,40nm)。

(5)再利用掩模圖形化的方法，在全部的含能薄膜層和ptfe薄膜兩端沉積2μm厚cu電極焊盤。

(6)最后用劃片機(jī)將基片切割得到高能量轉(zhuǎn)換率復(fù)合含能薄膜橋。

其層次結(jié)構(gòu)為基片-cu橋-ptfe薄膜層-al/ni薄膜層。