爆炸平面开关的设计及研究

为了进一步减小爆炸箔起爆器系统体积,并降低生产成本,设计并制备了一种爆炸平面开关,并对该爆炸平面开关的电极间隙和放电特性进行研究.结果表明:随着间隙电极的间隙距离减小,其开关的作用时间缩短;对于同一起爆电压的爆炸平面开关,随着放电电极间隙的增大,其冲击片雷管的爆发电流呈下降趋势.     

基于非硅微制造工艺的爆炸箔起爆器研究

为了实现爆炸箔起爆器的集成化和批量化制备,研究了爆炸箔起爆器非硅微制造工艺技术。采用磁控溅射和光刻技术制备了桥箔,通过紫外厚胶技术在桥箔上制备了聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶飞片层,并利用SU-8光刻胶集成制造了加速膛,划片后一个衬底上制备了268个爆炸箔起爆器组件,每个组件的体积为0.018 cm³. 集成后的爆炸箔起爆器50%发火感度为2 185 V. 试验了爆炸箔起爆器组件的耐高温性能,结果表明在160 ℃下经历50 h以后,爆炸箔起爆器组件依然可以正常起爆Ⅳ型六硝基菧炸药柱。     

微芯片爆炸箔起爆器及其平面高压开关研究进展

爆炸箔起爆系统（Exploding Foil Initiator system, EFIs）的每一次技术升级都伴随着设计理念和制造工艺的革新,尤其是微机电系统（Micro Electro Mechanical System, MEMS）和低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics, LTCC）工艺,极大地促进了微芯片爆炸箔起爆系统（Micro Chip Exploding Foil Initiator system, McEFIs）的发展。简要分析了两种工艺制备微芯片爆炸箔起爆器（Micro Chip Exploding Foil Initiator, McEFI）的优缺点,列举了几种平面高压开关在电容放电单元（Capacitor Discharge Unit, CDU）中的工作性能,得出了开关的设计思路和研究方法的可行性。基于MEMS工艺和LTCC工艺制备及研究McEFI、平面高压开关和平面高压开关集成McEFI,分别总结了国内外的研究进展。提出了重点研究方向：深入研究MEMS工艺制备McEFI及其平面高压开关,以达到工程化应用;采用LTCC工艺,一体化烧结可制备具有独石结构的平面高压开关和McEFI。     

集成高压平面开关的冲击片雷管设计研究

为了降低冲击片雷管系统体积和生产成本,设计一种在陶瓷基板的正面和背面分别制备爆炸桥箔和高压平面开关,与其他零部件组装成冲击片雷管的集成高压平面开关的冲击片雷管,并且研究了其电爆炸性能。结果表明：该冲击片雷管与使用火花隙开关的冲击片雷管放电参数基本相同,该高压平面开关能够代替火花隙开关完成冲击片雷管的起爆要求。     

三种爆炸箔桥形状的比较分析

为提高爆炸箔起爆器的能量利用率，本文对其主要影响因素之一爆炸箔桥箔进行了研究，测定了3种不同形状爆炸箔桥箔的爆发电流，并对起爆炸药HNS-IV进行了飞片感度试验。试验结果表明圆形桥箔的爆发电流密度最大，起爆HNS-IV的50%起爆电压最低，爆炸箔起爆器(EFI)选用圆形爆炸箔桥箔可以进一步提高能量利用率，降低发火能量。     

硅集成爆炸箔组件起爆HNS-IV试验研究

基于MEMS加工技术,设计制造了一种以硅为基底的集成爆炸箔组件.利用该爆炸箔组件,进行了起爆HNS-IV炸药的试验研究.结果表明,设计制造的爆炸箔组件参数合理,在3.5kA电流条件下可以起爆HNS-IV炸药.     

低温共烧陶瓷爆炸箔起爆芯片的设计、制备与发火性能

采用低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics,LTCC)工艺实现了爆炸箔起爆芯片的一体化集成制备。采用丝网印刷的方式制备了厚度为5μm的Au桥箔(300μm×300μm);采用25μm和50μm两种厚度的生瓷片作为爆炸箔起爆芯片的飞片,设计了圆形(Ф=400μm)和方形(L×W=300μm×300μm)的两种加速膛形状的爆炸箔起爆芯片。在0.22μF电容放电条件下,研究了Au桥箔的电爆性能。通过光子多普勒测速技术分析了陶瓷飞片的速度特征及其运动过程中的形貌。结果表明,在发火电压1.8 kV下,Au桥箔的能量利用率最大;飞片的终态速度随着发火电压的增加而增大;在相同的发火条件下,飞片经方形加速膛加速后的出口速度比圆形加速膛高出106～313 m·s~(-1);另外,陶瓷飞片越厚,飞片在飞行过程中的运动形貌保持得越完整。该工艺制备的爆炸箔起爆芯片可成功点燃硼/硝酸钾(BPN)点火药,并起爆六硝基芪(HNS)炸药。LTCC爆炸箔起爆芯片(50μm厚陶瓷飞片,圆形加速膛)的最小点火电压为1.4 kV,最小起爆电压为2.5 kV。     

桥箔电爆炸过程数值计算分析

为了研究金属电爆炸特征,编制了计算金属导体电爆炸放电回路的程序,对桥箔爆炸物理过程进行了数值计算,得到了金、铜、金-铂合金及铝四种金属桥箔爆炸的爆发电流和动态电阻.分析了起爆回路电参数和金属桥箔几何参数变化对爆发电流的影响规律.     

电容器爆炸箔起爆器装置

电容器爆炸箔起爆器装置有一个与分流电阻并联的电容器。用过压间隙开关通过箔起爆器将电容器与电阻连接。当电容器的电压达到该开关的击穿电压时，电容器中贮存的能量通过该开关释放到爆炸箔起爆器。     

基于电能的桥箔爆炸FIRESET模型修正

针对FIRESET电爆炸模型认为爆炸过程中导体动态电阻是比作用量的函数,在应用于分析桥箔电爆炸放电回路与研究爆炸箔电爆炸特性时,存在计算误差大、不能直观反映电爆炸过程的缺点,采用电能取代比作用量,引入初始电阻率修正项,从而对FIRESET桥箔电爆炸的非线性动态电阻模型进行修正;利用修正模型对Al、Cu、Ni/Al多层膜3种爆炸箔的电爆炸曲线进行计算,结果几乎与测试结果完全重合,有效地改进了FIRESET模型的模拟偏差。表明利用电能修正FIRESET模型可以直观地反映电爆炸过程中由于温升和相变导致爆炸箔电阻变化的一般规律,有效地仿真电爆炸过程。