用于飞片起爆的石墨烯基复合薄膜的制作方法与工艺

文档序号:13108718
技术领域本实用新型涉及动高压加载技术领域,具体涉及一种用于飞片起爆技术的石墨烯基复合薄膜。

背景技术:
飞片起爆技术是利用金属爆炸箔电爆炸产生的等离子体迅速膨胀推动飞片,使飞片达到每秒几千米以上的速度,当高速飞片撞击炸药时,会在炸药端面激起压力为P、持续时间为τ的冲击波,当Pnτ超过炸药的临界起爆值时将激起炸药爆轰,这也就是冲击片雷管的作用原理。目前冲击片雷管中能量转换传递单元中通常采用单层金属爆炸箔作为初始能量传递元,随着钝感炸药的广泛使用和引控系统小型化的要求,对冲击片雷管中能量转换单元的能量转换效率提出了更高的要求,单纯通过调整单层金属爆炸箔的尺寸也无法达到较高能量转换效率的需求,因此设计高转换效率的复合薄膜是世界各国研究机构的研究热点。设计新型飞片起爆技术用的爆炸箔材料和结构,是提升飞片换能效率,实现冲击片雷管低能量起爆的主要途径。

技术实现要素:
本实用新型克服了现有技术的不足,提供一种用于飞片起爆的石墨烯基复合薄膜,旨在达到提高飞片能量的转换效率的目的。考虑到现有技术的上述问题,根据本实用新型公开的一个方面,本实用新型采用以下技术方案:一种用于飞片起爆的石墨烯基复合薄膜,它由基底材料和复合薄膜组成;所述基底材料采用硬质材料,所述复合薄膜为石墨烯和金属的混合结构;所述金属为单质体系或混合体系;所述复合薄膜为双层结构或多层结构或混合颗粒结构,所述双层结构为在基底材料上生长出一石墨烯层,所述石墨烯层上再沉积一金属层;所述多层结构是在所述石墨烯层上沉积两层及以上金属层,或者是在所述石墨烯层上再沉积由金属层与石墨烯层交替沉积构成的结构;所述混合颗粒结构为石墨烯与纳米金属颗粒通过物理方法混合压制成型的结构。为了更好地实现本实用新型,进一步的技术方案是:根据本实用新型的一个实施方案,所述单质体系采用导电金属材料。根据本实用新型的另一个实施方案,所述单质体系采用铜或铝或金。根据本实用新型的另一个实施方案,所述混合体系采用金属与金属、或金属与氟聚物、或金属与金属氧化物的混合体系。根据本实用新型的一个实施方案,所述基底材料采用陶瓷或玻璃或硅。根据本实用新型的另一个实施方案,所述金属层通过磁控溅射或化学气相沉积或电镀沉积在石墨烯层上。本实用新型还可以是:根据本实用新型的另一个实施方案,所述复合薄膜的厚度为所述基底材料厚度的10%~30%。与现有技术相比,本实用新型的有益效果之一是:本实用新型的一种用于飞片起爆的石墨烯基复合薄膜,有利于提高其在大脉冲电流刺激下的能量沉积率,进而有利于提升爆炸箔驱动飞片的能力。附图说明为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的情况下,还可以根据这些附图得到其它的附图。图1示出了根据本实用新型一个实施例的石墨烯基复合薄膜结构示意图。图2示出了根据本实用新型另一个实施例的多层石墨烯基复合薄膜结构示意图。其中,附图中的附图标记所对应的名称为:1-基底材料,2-复合薄膜。具体实施方式下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明,但本实用新型的实施方式不限于此。如图1所示,图1是飞片起爆技术用的石墨烯基复合薄膜示意图,从图1可以看出,飞片起爆技术用的石墨烯基复合薄膜由基底材料1和复合薄膜2组成。基底材料1可选择硬质材料,例如陶瓷、玻璃、硅等,复合薄膜2则为石墨烯和金属,其中金属可为单质体系或混合体系,单质体系可选择导电性较好的金属材料,譬如铜、铝、金等,混合体系可选择金属\/金属、金属\/氟聚物、金属\/金属氧化物等。复合薄膜2可以为双层结构,也可以为多层结构,也可以为混合颗粒。混合颗粒状的复合薄膜2通常的实现途径将石墨烯与纳米金属颗粒通过物理方法混合压制成型,双层结构则是首先在基底材料1上生长出一定厚度的石墨烯,然后通过物理化学方法沉积一定厚度的金属,物理化学方法可以为磁控溅射、化学气相沉积(CVD)、电镀等薄膜制备手段,复合薄膜的厚度应为基底材料1厚度的10%~30%,石墨烯和金属的调制比根据电流密度进行调控,调制周期可选择从几十纳米到几微米。如图2所示,多层石墨烯基复合薄膜则是由石墨烯层与多层单质体系或混合体系的金属层构成,或者由石墨烯层与金属层交替沉积构成。实现示例,首先在基底材料1上生长出一定厚度的石墨烯,然后通过物理化学方法沉积一定厚度的多层金属,物理化学方法可以为磁控溅射、化学气相沉积(CVD)、电镀等薄膜制备手段,多层金属的调制比可在化学计量点附近调整,调制周期可选择从几十纳米到几微米。另一种形式为石墨烯和金属采取周期性结构构成多层材料,为提高石墨烯层与金属层的结合力,可在石墨烯层中预置与金属层材料相似结构的材料。石墨烯作为近年来备受关注的碳材料,其独特的结构和优良的特性使其具有广泛的应用前景,由于石墨烯良好的导电性,并且明显优于金属爆炸箔,将其应用于爆炸箔有利于提高其在大脉冲电流刺激下的能量沉积率,进而有利于提升爆炸箔驱动飞片的能力,同时由于石墨烯较大的比表面积和较多的活性点,将金属、金属氧化物纳米粒子均匀地分散在石墨烯基体上,可以获得电爆炸性能优良的复合薄膜。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等,指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说,结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时,所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述,但是,应该理解,本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式,这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说,在本申请公开和权利要求的范围内,可以对主题组合布局的组成部件和\/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和\/或布局进行的变型和改进外,对于本领域技术人员来说,其他的用途也将是明显的。...
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