張江濤，許建兵，程健，張澤華，李福偉，楊騰龍，葉迎華，沈瑞琪

油墨含能NiCr橋電爆換能規(guī)律及間隙點(diǎn)火性能研究

張江濤1,2，許建兵1,2，程健1,2，張澤華1,2，李福偉1,2，楊騰龍3，葉迎華1,2，沈瑞琪1,2

（1.南京理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，南京 210094；2.微納含能器件工業(yè)與信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210094；3.南京電子設(shè)備研究所，南京 210007）

針對(duì)低功耗換能元點(diǎn)火能力不足的問(wèn)題，采用油墨直寫技術(shù)制備一種油墨含能NiCr橋換能元。以Al/CuO為主體含能材料，完成含能油墨的制備，并將其集成到NiCr橋上，形成油墨含能NiCr橋。對(duì)油墨含能NiCr橋換能元進(jìn)行電爆實(shí)驗(yàn)和間隙點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證油墨含能NiCr橋的非接觸式點(diǎn)火能力。在24 V/100 μF條件下，油墨裝藥量為2.9 mg時(shí)，油墨含能NiCr橋可以在5 mm間隙下點(diǎn)燃B/KNO3裝藥，在間隙為1 mm條件下，油墨含能NiCr橋能夠成功引發(fā)裝藥為硝酸肼鎳的雷管。含能油墨的引入能夠增強(qiáng)NiCr橋的點(diǎn)火起爆能力，有望在工程實(shí)踐中進(jìn)行應(yīng)用。

Al/CuO；含能油墨；電爆點(diǎn)火；間隙點(diǎn)火；含能NiCr橋；點(diǎn)火增強(qiáng)

火工品是武器和彈藥中的首發(fā)元件，在武器和彈藥中的點(diǎn)火、起爆、分離、開艙和拋撒等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其安全性、可靠性和作用精度直接影響武器和彈藥的安全性、可靠性和效能[1-3]。隨著信息化先進(jìn)武器的發(fā)展，火工技術(shù)迎來(lái)了諸如微型化、智能化、靈活化的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)還要兼顧高可靠性、低成本的要求[4-6]。低能非線性橋箔式點(diǎn)火橋換能元（半導(dǎo)體橋、金屬Pt、NiCr等薄膜橋）采用電爆炸形式輸出能量，與傳統(tǒng)橋絲式火工品相比，具有功耗低，發(fā)火時(shí)間迅速、體積小等優(yōu)點(diǎn)[7-9]。然而隨著微納火工含能器件的發(fā)展，非線性換能元雖兼顧了安全性和可靠性的要求，但仍然面臨著器件小型化以后點(diǎn)火能力不足的問(wèn)題[10]。在微納火工含能器件中，橋箔式點(diǎn)火橋換能元和裝藥尺寸在毫米或亞毫米量級(jí)，受限于橋區(qū)質(zhì)量和激勵(lì)能量，橋箔式點(diǎn)火橋換能元點(diǎn)火起爆的輸出能量較小，更難以可靠點(diǎn)燃毫米級(jí)的裝藥[11]。因此，如何提高橋箔式點(diǎn)火橋換能元的點(diǎn)火輸出能力是今后微納含能器件發(fā)展中的主要問(wèn)題之一。

含能材料通常由氧、燃料和功能添加劑組成，在外界的能量刺激下，可以發(fā)生快速燃燒，在有限的空間內(nèi)釋放出大量的反應(yīng)熱，具有極高的能量釋放速率以及體積能量密度[12-15]。將高能量密度的含能材料與點(diǎn)火橋芯片集成，制備成含能發(fā)火件，可以利用含能材料釋放的化學(xué)反應(yīng)彌補(bǔ)點(diǎn)火橋點(diǎn)火能力不足的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)降低點(diǎn)火橋功耗的目的。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者采用各種技術(shù)實(shí)現(xiàn)含能材料與換能元的集成，主要包括3D打印增材制造技術(shù)[16-18]、磁控濺射方法[19-22]、靜電噴射法[23-24]。磁控濺射方法能夠精確控制含能材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)組成，實(shí)現(xiàn)能量釋放的精確調(diào)控，但是其制備成本高，沉積的薄膜厚度在10 μm以下，并且需要增加光刻工藝實(shí)現(xiàn)圖形化。靜電噴射法可以實(shí)現(xiàn)含能材料的厚膜沉積，制備效率更高，但是依舊需要制備額外掩膜，才可以形成特定的形狀。3D打印技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于快速、低成本地制作物體原型和圖形，在能源、電子、工程復(fù)合材料、微流體和生物技術(shù)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，將其應(yīng)用于含能材料領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜藥柱的制備[25-27]。

基于此，本文基于油墨直寫技術(shù)制備含能NiCr橋，實(shí)現(xiàn)含能油墨在NiCr橋換能元上的集成，研究含能NiCr橋換能元的電爆特性，在不改變含能NiCr橋輸出能力的情況下，實(shí)現(xiàn)降低其功耗的目的。設(shè)計(jì)了間隙點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證油墨含能NiCr橋的非接觸式點(diǎn)火能力。期望通過(guò)本研究對(duì)該類含能點(diǎn)火器的實(shí)際應(yīng)用提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)與技術(shù)支持，并為智能化彈藥的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。

1 含能油墨與油墨含能NiCr橋的制備

1.1 含能油墨的制備與性能研究

含能油墨主體由Al/CuO納米鋁熱劑組成，硝化棉（NC）作為含能粘結(jié)劑，乙酸丁酯作為含能油墨的溶劑。實(shí)驗(yàn)使用的藥品及試劑見表1。

表1 配制含能油墨所選用的材料

Tab.1 Materials used in the preparation of energetic ink

在制備含能油墨時(shí)，考慮到Al粉中有效Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為68%，計(jì)算得到的配方：NC作為粘結(jié)劑，固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，乙酸丁酯作為溶劑，在配制油墨時(shí)，固定固體質(zhì)量濃度為200 mg/mL。首先將15 mg NC溶解于3 mL乙酸丁酯中，磁力攪拌1 h，形成NC溶液，如圖1所示。分別稱取128.1 mg納米Al粉和456.9 mg CuO，依次加入溶解好的NC溶液中，在500 W、40 kHz條件下超聲1 h，使團(tuán)聚的納米顆粒充分分散，形成Al/CuO懸浮液。然后使用磁力攪拌6 h，以形成混合均勻的含能油墨。

圖1 含能油墨制備過(guò)程

NC是一種含能材料，可以釋放能量，并產(chǎn)生氣體，它也可以作為粘結(jié)劑，組裝納米顆粒。采用熱分析研究了含能油墨的反應(yīng)特性及能量釋放特性，熱分析曲線如圖2所示，為了對(duì)比，增加了普通混合的Al/CuO熱分析曲線。從圖2中可以看出，180～220 ℃內(nèi)的放熱為NC的熱分解放熱，500～630 ℃內(nèi)出現(xiàn)的放熱峰為納米Al與CuO的反應(yīng)。普通混合的Al/CuO沒(méi)有NC的放熱峰。對(duì)DSC曲線放熱峰進(jìn)行積分可以獲得2種樣品的DSC放熱量，結(jié)果見表2。結(jié)果表明，NC對(duì)Al/CuO的能量釋放具有一定的促進(jìn)作用。當(dāng)NC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%時(shí)，通過(guò)適量NC的粘結(jié)作用，能夠促進(jìn)納米Al顆粒與納米CuO緊密結(jié)合，放熱量為1 179.5 J/g，高于Al/CuO的放熱量（730.9 J/g），能量輸出提高了61.4%。

圖2 含能油墨DSC曲線

表2 NC對(duì)納米Al/CuO反應(yīng)放熱的影響

Tab.2 Effect of NC on exothermic reaction of nano Al/CuO

1.2 NiCr橋的制備

鎳鉻橋膜的制作采用的是微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)（MEMS）加工工藝，主要包括磁控濺射、紫外光刻以及濕法刻蝕等。首先在Al2O3陶瓷基底上通過(guò)磁控濺射沉積一層厚度為1.3 μm的鎳鉻合金薄膜，光刻、顯影之后，電鍍上1 μm金焊盤。再次通過(guò)光刻、顯影和濕法刻蝕將點(diǎn)火橋的形狀轉(zhuǎn)移到基底上，與此同時(shí)，焊盤也成形了。最后通過(guò)激光劃片機(jī)劃片，得到了單個(gè)鎳鉻薄膜點(diǎn)火橋，制作流程如圖3a所示。橋型尺寸如圖3b所示，中間為60° V形尖角，橋區(qū)大小為1 mm（長(zhǎng)）×0.35 mm（寬）。

為了方便樣品的使用，將鎳鉻薄膜點(diǎn)火橋和陶瓷塞進(jìn)行集成封裝。封裝采用的是具有良好導(dǎo)熱性的陶瓷塞，封裝時(shí)，使用環(huán)氧樹脂膠將點(diǎn)火橋固定在陶瓷塞上腳線之間的小凹槽內(nèi)，隨后使用硅鋁絲將橋膜焊盤和金屬的連接腳線鍵合在一起，再通過(guò)導(dǎo)電銀漿包覆硅鋁絲，從而提高換能元的可靠性和安全性。測(cè)量換能元的電阻，鎳鉻薄膜換能元實(shí)測(cè)的電阻平均值為0.948 Ω，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.012 Ω，鎳鉻薄膜換能元的阻值與點(diǎn)火橋阻值相差不大。由此可知，鎳鉻橋膜加工工藝穩(wěn)定可靠，一致性較好。

1.3 油墨含能NiCr橋的制備

含能油墨在NiCr橋上的打印示意圖見圖4。將配好的含能油墨放入針管內(nèi)，再設(shè)置好點(diǎn)膠機(jī)的氣動(dòng)壓強(qiáng)和軟件參數(shù)，含能油墨便會(huì)通過(guò)針孔打印到NiCr橋表面上，從而制備成含能NiCr橋。通過(guò)控制點(diǎn)膠機(jī)的壓強(qiáng)和3D打印機(jī)的運(yùn)動(dòng)路徑，便可以精確控制油墨的打印量。

當(dāng)油墨在NiCr橋?qū)懭胫?，將半成品油墨含能NiCr橋小心地置于烘箱中，在80 ℃條件下，烘干2 h，使得其中的溶劑揮發(fā)干凈，得到可以使用的油墨含能NiCr橋。烘干后的成品如圖5所示。從圖5中可以看出，含能油墨完全覆蓋在NiCr橋表面，說(shuō)明采用3D打印方法可以方便地實(shí)現(xiàn)含能油墨與NiCr橋的集成。

圖3 NiCr橋工藝流程以及實(shí)物樣品

圖4 含能油墨在NiCr橋上打印示意圖

圖5 制備完成的油墨含能NiCr橋

2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 油墨含能NiCr橋電爆實(shí)驗(yàn)

在24 V/100 μF點(diǎn)火條件下，采用電容放電方式，對(duì)油墨含能NiCr橋進(jìn)行電爆點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)。油墨含能NiCr橋的油墨裝藥情況見表3，可以看出，油墨分布較為均勻，大部分裝藥量在0.2～0.6 mg。油墨含能NiCr橋電爆電流電壓（-）曲線如圖6所示。定義從開始點(diǎn)火到電壓達(dá)到最大值時(shí)所用的時(shí)間為臨界爆發(fā)時(shí)間，從開始點(diǎn)火到電壓峰值后穩(wěn)定時(shí)所用的時(shí)間為總爆發(fā)時(shí)間。相關(guān)的電爆情況見表4，可以看出，油墨裝藥量在0.2 mg時(shí)，NiCr橋在24 V/100 μF下能成功點(diǎn)燃含能油墨，臨界爆發(fā)時(shí)間為17～20.25 μs，發(fā)火時(shí)間為1.98～2.64 ms。油墨含能NiCr橋電爆發(fā)火圖見圖7，可以看出，含能NiCr橋的電爆火焰高度可達(dá)11 mm，表明NiCr橋能可靠地點(diǎn)著含能油墨。

圖6 油墨含能NiCr橋電爆U-I曲線

表3 油墨含能NiCr橋裝藥量記錄

Tab.3 Energetic ink NiCr bridge charging record

表4 油墨含能NiCr橋電爆情況

Tab.4 Electro-explosion situation of energetic ink NiCr bridge

圖7 油墨含能NiCr橋電爆發(fā)火圖

2.2 油墨含能NiCr橋間隙點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)

在24 V/100 μF條件下，用玻璃墊片作為間隙，采用制備的油墨含能NiCr橋?qū)/KNO3（藥片）進(jìn)行點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)。首先，對(duì)沒(méi)有裝藥的NiCr橋進(jìn)行點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)NiCr橋均不能點(diǎn)燃B/KNO3裝藥。然后，對(duì)油墨含能NiCr橋進(jìn)行點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。間隙點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)裝置如圖8a所示，間隙點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖8b所示。

表5 油墨含能NiCr橋發(fā)火情況

Tab.5 Ignition performance of energetic ink NiCr bridge

圖8 間隙點(diǎn)火裝置以及間隙點(diǎn)火發(fā)火圖

結(jié)果表明，在間隙5 mm條件下，裝藥量?。?.2 mg）的油墨含能NiCr橋點(diǎn)火不穩(wěn)定，難以發(fā)火，裝藥量大（2.9 mg）的油墨含能NiCr橋點(diǎn)火時(shí)燃燒狀況良好。說(shuō)明足夠的裝藥量是油墨含能NiCr橋穩(wěn)定發(fā)火的必要條件。單純的NiCr橋不能點(diǎn)燃B/KNO3裝藥，說(shuō)明在NiCr橋上添加一層含能油墨可以有效增強(qiáng)其點(diǎn)火能力。

2.3 基于油墨含能NiCr橋的電雷管起爆實(shí)驗(yàn)

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，油墨含量為2.9 mg的NiCr含能橋在間隙5 mm、24 V/100 μF條件下能夠點(diǎn)燃B/KNO3裝藥，說(shuō)明采用油墨含能NiCr橋相比較于NiCr橋，具有更強(qiáng)的點(diǎn)火能力。為了進(jìn)一步驗(yàn)證油墨含能NiCr橋的點(diǎn)火能力，制作了基于油墨含能NiCr橋的工程電雷管，驗(yàn)證在24 V/100 μF、間隙1 mm條件下，油墨含能NiCr橋能否起爆硝酸肼鎳，實(shí)驗(yàn)記錄見表6。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，油墨含能NiCr橋在24 V/100 μF、間隙為1 mm條件下，能夠成功起爆裝藥為硝酸肼鎳的雷管。

表6 油墨含能NiCr橋起爆雷管實(shí)驗(yàn)記錄

Tab.6 Experiment record of energetic ink NiCr energetic bridge igniting detonator

3 結(jié)論

通過(guò)將含能油墨集成到NiCr橋換能元上形成油墨含能NiCr橋，并對(duì)油墨含能NiCr橋進(jìn)行點(diǎn)火性能實(shí)驗(yàn)的研究，可以得到以下結(jié)論：

1）以Al/CuO作為基本含能材料、硝化棉（NC）作為粘結(jié)劑、乙酸丁酯作為溶劑的含能油墨，通過(guò)NC的粘結(jié)作用，能夠促進(jìn)納米Al顆粒與納米CuO的緊密結(jié)合，放熱量為1 179.5 J/g，高于Al/CuO的放熱量（730.9 J/g），能量輸出提高了61.4%。

2）油墨含能NiCr橋在24 V/100 μF條件下，當(dāng)油墨裝藥量為2.9 mg時(shí)，油墨含能NiCr橋可以在5 mm間隙下點(diǎn)燃B/KNO3裝藥。在24 V/100 μF、間隙為1 mm條件下，油墨含能NiCr橋能夠成功起爆裝藥為硝酸肼鎳的雷管，表明油墨含能NiCr橋的點(diǎn)火起爆能力得到了增強(qiáng)。

[1] 葉迎華. 火工品技術(shù)[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2014.

YE Ying-hua. Pyrotechnic Technology[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2014.

[2] 沈瑞琪, 葉迎華, 戴實(shí)之. 數(shù)字化火工技術(shù)的概念和應(yīng)用[J]. 火工品, 2000(2): 36-38.

SHEN Rui-qi, YE Ying-hua, DAI Shi-zhi. Conception and Application of Digital Initiation Technique[J]. Initiators & Pyrotechnics, 2000(2): 36-38.

[3] 孔俊峰, 李兵. 新一代火工技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 國(guó)防技術(shù)基礎(chǔ), 2010(7): 40-43.

KONG Jun-feng, LI Bing. New Generation Pyrotechnic Technology and Its Application[J]. Technology Foundation of National Defence, 2010(7): 40-43.

[4] 張彬, 褚恩義, 任煒, 等. MEMS火工品換能元的研究進(jìn)展[J]. 含能材料, 2017, 25(5): 428-436.

ZHANG Bin, CHU En-yi, REN Wei, et al. Research Progress in Energy Conversion Components for MEMS Initiating Explosive Device[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2017, 25(5): 428-436.

[5] 鐘杰華, 婁依志, 張瀝. 新型火工品技術(shù)在未來(lái)武器系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2018(13): 33-34.

ZHONG Jie-hua, LOU Yi-zhi, ZHANG Li. An Analysis of the Application of New Initiating Explosive Device Technology in Future Weapon System[J]. Technology Innovation and Application, 2018(13): 33-34.

[6] 褚恩義, 賀愛鋒, 任西, 等. 火工品集成技術(shù)的發(fā)展機(jī)遇與途徑[J]. 含能材料, 2015, 23(3): 205-207.

CHU En-yi, HE Ai-feng, REN Xi, et al. Development Opportunities and Approaches of Pyrotechnic Integration Technology[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2015, 23(3): 205-207.

[7] BENSON D A, BICKES R W, BLEWER R S, et al. Tungsten Bridge for the Low Energy Ignition of Explosive and Energetic Materials: US4976200[P]. 1990-12-11.

[8] MARTINEZ-TOVAR B, FOSTER M. Titanium Semiconductor Bridge Igniter: US20070056459[P]. 2007-03-15.

[9] MARTINEZ-TOVAR B, MONTOYA J A. Semiconductor Bridge Device and Method of Making the Same: US6133146[P]. 2000-10-17.

[10] 徐祿, 張琳, 馮紅艷, 等. 降低藥劑SCB點(diǎn)火能量的研究進(jìn)展[J]. 含能材料, 2008, 16(5): 639-646.

XU Lu, ZHANG Lin, FENG Hong-yan, et al. Review on Decreasing the Ignition Energy by Semi-Conductor Bridge[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2008, 16(5): 639-646.

[11] 盧斌, 洪志敏, 任小明, 等. SCB換能元應(yīng)用于微型固體推進(jìn)器中的研究[J]. 兵工學(xué)報(bào), 2009, 30(S2): 305-307.

LU Bin, HONG Zhi-min, REN Xiao-ming, et al. Research on SCB Energy-Exchange Device in Micro Solid Propellant[J]. Acta Armamentarii, 2009, 30(S2): 305-307.

[12] DAI Ji, WANG Fei, RU Cheng-bo, et al. Ammonium Perchlorate as an Effective Additive for Enhancing the Combustion and Propulsion Performance of Al/CuO Nanothermites[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2018, 122(18): 10240-10247.

[13] ZHANG Kai-li, ROSSI C, PETRANTONI M, et al. A Nano Initiator Realized by Integrating Al/CuO-Based Nanoenergetic Materials with a Au/Pt/Cr Microheater[J]. Journal of Microelectromechanical Systems, 2008, 17(4): 832-836.

[14] ZHENG Guo-qiang, ZHANG Wen-chao, SHEN Rui-qi, et al. Three-Dimensionally Ordered Macroporous Structure Enabled Nanothermite Membrane of Mn2O3/Al[J]. Scientific Reports, 2016, 6: 22588.

[15] WANG Yue-ting, XU Jian-bing, SHEN Yun. et al. Fabrication of Energetic Aluminum Core/Hydrophobic Shell Nanofibers via Coaxial Electrospinning[J]. Chemical Engineering Journal, 2022, 427: 132001.

[16] 汝承博, 張曉婷, 葉迎華, 等. 用于噴墨打印微裝藥方法的納米鋁熱劑含能油墨研究[J]. 火工品, 2013(4): 33-36.

RU Cheng-bo, ZHANG Xiao-ting, YE Ying-hua, et al. Study on Nano-Thermite Energetic Material for Inkjet Printing Micro-Charge Method[J]. Initiators ＆ Pyrotechnics, 2013(4): 33-36.

[17] STROHM G, SON S, BOUCHER C. Performance Characterization of Nanoscale Energetic Materials on Semiconductor Bridges (SCBS)[C]//48th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. Orlando: AIAA, 2010.

[18] TATON G, LAGRANGE D, CONEDERA V, et al. Micro-Chip Initiator Realized by Integrating Al/CuO Multilayer Nanothermite on Polymeric Membrane[J]. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2013, 23(10): 105009.

[19] ZHU Peng, SHEN Rui-qi, YE Ying-hua, et al. Characterization of Al/CuO Nanoenergetic Multilayer Films Integrated with Semiconductor Bridge for Initiator Applications[J]. Journal of Applied Physics, 2013, 113(18): 184505.

[20] ZHU Peng, GUAN Zhen, FU Shuai, et al. Firing and Initiation Characteristics of Energetic Semiconductor Bridge Integrated with Varied Thickness of Al/MoO3Nanofilms[J]. Materials Science, 2018, 24(2): 143-147.

[21] XU Jian-bing, ZHOU Yu-xuan, SHEN Yun, et al. Characteristics of Micro Energetic Semiconductor Bridge Initiator by Depositing Al/MoO3Reactive Multilayered Films on Micro Bridge with Different Bridge Size[J]. Sensors and Actuators A: Physical, 2022, 336: 113406.

[22] XU Jian-bing, TAI Yu, RU Cheng-bo, et al. Tuning the Ignition Performance of a Microchip Initiator by Integrating Various Al/MoO3Reactive Multilayer Films on a Semiconductor Bridge[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9(6): 5580-5589.

[23] DAI Ji, WANG Chen-gai, WANG Yue-ting, et al. From Nanoparticles to On-Chip 3D Nanothermite: Electrospray Deposition of Reactive Al/CuO@NC Onto Semiconductor Bridge and Its Application for Rapid Ignition[J]. Nanotechnology, 2020, 31(19): 195712.

[24] ZHANG Ze-hua, CHENG Jian, WANG Yue-ting, et al. Coaxial Electrospinning Fabrication of Core-Shell Energetic Fibers and In-Situ Integration with SCB Exhibiting Superior Non-Contact Ignition[J]. Chemical Engineering Journal, 2023, 451: 138361.

[25] 彭翠枝. 含能材料增材制造技術(shù)——新興的精密高效安全制備技術(shù)[J]. 含能材料, 2019, 27(6): 445-447.

PENG Cui-zhi. Additive Manufacturing for Energetic Materials: Emerging Precision Loading & Efficient and Safe Preparation Technology[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2019, 27(6): 445-447.

[26] 宋長(zhǎng)坤, 安崇偉, 葉寶云, 等. 含能油墨微流動(dòng)直寫沉積三維數(shù)值模擬[J]. 火工品, 2017(4): 28-32.

SONG Chang-kun, AN Chong-wei, YE Bao-yun, et al. Three-Dimensional Numerical Simulation of Microflow Direct Write Technology of Energetic Ink[J]. Initiators ＆ Pyrotechnics, 2017(4): 28-32.

[27] 韓瑞鑫, 陶澤, 曾鵬飛, 等. 含能材料3D打印系統(tǒng)及控制技術(shù)研究[J]. 成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化, 2017, 34(2): 24-29.

HAN Rui-xin, TAO Ze, ZENG Peng-fei, et al. Study on 3D Printing System and Control Technology of Energetic Materials[J]. Group Technology ＆ Production Modernization, 2017, 34(2): 24-29.

Energy Exchange Law and Gap Ignition Performance of Energetic Ink NiCr Bridge

ZHANG Jiang-tao1,2, XU Jian-bing1,2, CHENG Jian1,2, ZHANG Ze-hua1,2, LI Fu-wei1,2, YANG Teng-long3, YE Ying-hua1,2, SHEN Rui-qi1,2

(1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University of Science & Technology, Nanjing 210094, China; 2. Micro-Nano Energetic Devices Key Laboratory of MIIT, Nanjing 210094, China; 3. Nanjing Electronic Equipment Institute, Nanjing 210007, China)

The work aims to prepare an energetic ink NiCr bridge igniter by ink direct writing technology to solve the problem of insufficient ignition ability of low energy igniter. Energetic ink was fabricated with Al/CuO nanothermite as the main energetic material, and then integrated on the NiCr bridge to fabricate the energetic ink NiCr bridge igniter. Electro-explosion experiment and gap ignition experiment were carried out on the energetic ink NiCr bridge igniter to verify the non-contact ignition ability of energetic ink NiCr bridge. The energetic ink NiCr bridge igniter could ignite the B/KNO3charge at a gap of 5 mm under the condition of 24 V/100 μF and ink charging amount of 2.9 mg. At a gap of 1 mm, the energetic ink NiCr bridge igniter could successfully initiate a detonator charged with nickel hydrazine nitrate. The introduction of energetic ink can enhance the ignition and detonation ability of NiCr bridge, which is expected to be applied in engineering practice.

Al/CuO; energetic ink; electro-explosion ignition; gap ignition; energetic NiCr bridge; ignition enhancement

TJ450

A

1672-9242(2022)12-0019-07

10.7643/ issn.1672-9242.2022.12.004

2022–11–24；

2022–12–12

2022-11-24；

2022-12-12

航天創(chuàng)新基金（CASC150710）

Space Innovation Fund (CASC150710)

張江濤（2001—），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)镸EMS含能器件。

ZHANG Jiang-tao (2001-), Male, Postgraduate, Research focus: MEMS energetic device.

葉迎華（1962—），女，博士，研究員，主要研究方向?yàn)镸EMS先進(jìn)火工品技術(shù)。

YE Ying-hua (1962-), Female, Doctor, Researcher, Research focus: MEMS advanced pyrotechnic technology.

張江濤, 許建兵, 程健, 等. 油墨含能NiCr橋電爆換能規(guī)律及間隙點(diǎn)火性能研究[J]. 裝備環(huán)境工程, 2022, 19(12): 019-025.

ZHANG Jiang-tao, XU Jian-bing, CHENG Jian, et al.Energy Exchange Law and Gap Ignition Performance of Energetic Ink NiCr Bridge[J]. Equipment Environmental Engineering, 2022, 19(12): 019-025.

責(zé)任編輯：劉世忠