微纳结构叠氮化铜的制备及性能研究(2)
Keywords Hydrogen bubble templates, porous copper ，copper azide，characterization
目 录
1 引言 1
1.1 火工药剂研究现状概述 1
1.2 多孔铜的制备方法 1
1.3 微结构含能材料的复合 3
1.4 本论文的主要工作 3
2 多孔铜的叠氮化反应 4
2.1 叠氮化原理 4
2.2 叠氮化装置的设计 4
2.3 叠氮化仪器与药品 6
2.4 实验过程 7
3 叠氮化铜结构表征与热分析 13
3.1 激光共聚焦表征叠氮化铜孔径分布 13
3.2 场发射扫描电镜表征叠氮化铜孔径分布 14
3.3 叠氮化铜的XRD分析 16
3.4 叠氮化铜的DSC、TG-DTA热分析 16
3.5 本章小结 18
4 基于叠氮化铜的微结构含能器件初步研究 19
4.1 设计思想 19
4.2 微结构含能器件的制作工艺 19
总 结 22
致 谢 23
参考文献 24
1 引言
1.1 火工药剂研究现状概述
火工药剂是一类用于火工品产生爆炸和燃烧作用、敏感的含能材料，对武器系统的安全性、可靠性和作用效能具有决定作用。
目前，随着微小型弹药、智能弹药、不敏感弹药的发展，火工药剂也处于新的发展时期。这一时期的进展主要体现在药剂设计理论和方法、纳米技术应用、绿色环保技术、制造工艺技术、微小成型与装药技术、功能匹配组合技术等方面，追求安全、钝感、高能、环保，以及自组装、芯片化、微型化制造，从而诞生了环保药剂、特征感度药剂、微纳米药剂、油墨药剂、多孔活性基材含能药剂以及满足MEMS火工品使用要求的火工药剂。
起爆药是一类感度高，爆轰成长期短的火工药剂，通常分为单体、混合和复盐起爆药三类。目前广泛使用的起爆药关键组分为含铅化合物，例如叠氮化铅、斯蒂酚酸铅等，不满足绿色环保要求。美国、俄罗斯、德国、英国、法国、印度和澳大利亚等国从未间断对新型起爆药的开发与研究，一直都在不断探索与寻找性能更加优异、环境更加友好的新型起爆药。我国研究者跟踪该领域的最新发展动态，致力于不同物质类别的新药剂开发，以得到性能特征各异、应用价值显著的多种起爆药。代表性的研究成果主要有：高能配位化合物起爆药、呋咱类起爆药、四唑类起爆药、环保型起爆药等。
Cu对环境的危害微乎其微，用铜取代火工品中常用的含铅药剂符合环境保护的要求。但是，叠氮化铜感度高，其感度甚至超过了叠氮化铅和斯蒂芬酸铅，因此，人们一度放弃了对叠氮化铜的研究。采用合适的制备方法，如果降低叠氮化铜的机械感度，则有望在火工品中得到应用。
1.2 多孔铜的制备方法
1.2.1 固-气共晶定向凝固法
在工程上，多孔铜的制备方法主要采用固-气共晶凝固法，通过控制动力学和热力学条件，来制备单晶态、孔径规整、取向一致、具有一定几何形状、排列规整的多孔铜[1]。通过这种方法制备的多孔材料具有较高的可拉伸性[2]和可压缩性[3]，其机械性能相比普通铜块更高。近年来通过控制溶解在熔融铜中的条件，气体压力、熔融铜冷凝方向和冷凝速率，制备的多孔铜孔径呈柱状分布，且孔径方向一致、大小可调，该方法也被称为定向凝固法（unidirectional solidification）[4][5] [6][7]，图1.2.1为定向凝固法制备多孔铜内部孔径及表面孔的基本形貌，在材料内部呈柱状孔，取向一致，在材料表面分布着规整的圆孔，并且孔径大小不一致[8]。
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