含能材料電泳沉積裝藥方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于微裝藥領(lǐng)域，具體涉及一種含能材料電泳沉積裝藥方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))是將微電子技術(shù)與機(jī)械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)，它的操作范圍在微米范圍內(nèi)。其開辟了一個全新的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，采用MEMS技術(shù)制作的微傳感器、微執(zhí)行器及電力電子器件等在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事以等人們所接觸到的許多領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]近年來，由于MEMS技術(shù)制備出的微型元器件開始大量應(yīng)用在武器裝備中，如微衛(wèi)星、航天器及MEMS火工品等。要維持微航天器精確完成調(diào)姿、變軌、分離等特定動作;保證微型系統(tǒng)可靠執(zhí)行安保，有一個核心的因素不可忽視，那就是能量供應(yīng)系統(tǒng)
[0004]含能材料是高能量密度材料，能夠?yàn)镸EMS火工品、微衛(wèi)星調(diào)姿等提供高效的點(diǎn)火、起爆、傳爆、驅(qū)動等動力。隨著器件的不斷小型化、智能化和制造規(guī)?；瑢懿牧霞捌溲b藥提出了更高的要求，要求含能材料在微小尺寸下必須可靠釋放能量，必須能夠規(guī)?；⒀b藥，與MEMS工藝相適應(yīng)。
[0005]含能材料納米化后具有較小的臨界直徑和較快能量釋放速率，微環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)異的反應(yīng)特性，在微器件中具有廣泛的應(yīng)用價值。同時，納米含能材料有望解決微裝藥當(dāng)前面臨的裝藥密度較低、一致性差和操作危險等瓶頸問題。含能材料納米化后，粒徑極小的含能粒子在溶液環(huán)境下具有較好的懸浮性能和流動性能，在一定驅(qū)動力的作用下能夠在預(yù)定的形狀的區(qū)域內(nèi)有序排列，形成較致密的塊體裝藥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種含能材料電泳沉積裝藥方法，該方法在溶液環(huán)境中，利用電泳技術(shù)和納米含能材料粒子的表面電位，實(shí)現(xiàn)含能材料粒子的可控聚集，實(shí)現(xiàn)與MEMS兼容的微裝藥工藝。
[0007]為了達(dá)到上述的技術(shù)效果，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0008]—種含能材料電泳沉積裝藥方法，包括以下步驟:
[0009]步驟A，配制含能材料溶液:將含能材料加入溶劑中，在溫度60?80°C磁力攪拌直至完全溶解，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0?3.0 %的含能材料溶液；
[0010]步驟B，制備含能材料膠體溶液:按照非溶劑與溶劑的體積比為5?15:1量取非溶劑，將含能材料溶液在攪拌速度300?700rpm下以5?20mL/min的速度均勻噴射到非溶劑中，然后通過稀HCl與NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至9.0?10.0，得到含能材料膠體溶液；
[0011 ]步驟C，組裝電極:選擇加工厚度為0.5?2mm的有機(jī)玻璃板，在有機(jī)玻璃板上加工孔作為沉積目標(biāo)孔，孔需貫穿有機(jī)玻璃板，然后將有機(jī)玻璃板與正電極緊密結(jié)合；
[0012]步驟D，搭建電沉積裝置:將正電極和負(fù)電極完全浸入含能材料膠體溶液中，負(fù)電極在上方，正電極在下方，沉積目標(biāo)孔朝上，正電極和負(fù)電極分別與直流電源正極和負(fù)極相連接；
[0013]步驟E，電泳沉積:開啟直流電源，設(shè)置恒壓輸出，電壓為15?25V，然后進(jìn)行電泳沉積，直至沉積目標(biāo)孔沉積滿含能材料。
[0014]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的溶劑為丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷中的一種。
[0015]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的含能材料為六硝基芪(HNS)、六硝基六氮雜異伍茲烷(CL-20)中的一種。
[0016]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的非溶劑為水。
[0017]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的正電極材料為鉑、金、銀中的一種，所述負(fù)電極材料為鉑、金、銀、銅及導(dǎo)電玻璃中的一種。
[0018]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的正電極與負(fù)電極的間距為1.0?2.0cm。
[0019]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的電泳沉積過程中每隔I小時攪拌含能材料膠體溶液3?5min0
[0020]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的有機(jī)玻璃板與正電極通過粘接或捆綁緊密結(jié)合。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果:
[0022]I)本方法的裝藥時采用縱向垂直電泳沉積，利用了顆粒自身的重力，改善了水平沉積過程中對顆粒質(zhì)量的特定需求，使得沉積顆粒更好進(jìn)行極配，保證了裝藥密實(shí)度。
[0023]2)本方法簡單，裝置易于搭建，可操作性強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明含能材料電泳沉積裝藥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明含能材料電泳沉積裝藥方式的工藝原理圖；
[0026]圖3為本發(fā)明有機(jī)玻璃板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為采用本發(fā)明含能材料電泳沉積裝藥裝置裝藥的實(shí)施例1的HNS藥柱破碎斷面掃描電鏡圖；
[0028]圖5為采用本發(fā)明含能材料電泳沉積裝藥裝置裝藥的實(shí)施例2的HNS藥柱破碎斷面掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合本發(fā)明的附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述和說明。
[0030]結(jié)合圖1-3，一種含能材料電泳沉積裝藥裝置，包括用于容納含能材料膠體溶液的電沉積槽1、電泳沉積用的正電極4和負(fù)電極6、提供電泳沉積驅(qū)動力的直流電源3，用于調(diào)節(jié)正電極4和負(fù)電極6位置的升降臺7，所述的正電極4與有機(jī)玻璃板8緊密結(jié)合，所述的有機(jī)玻璃板8上加工孔作為沉積目標(biāo)孔9，沉積目標(biāo)孔9貫穿有機(jī)玻璃板8，所述的正電極4和負(fù)電極6完全浸入含能材料膠體溶液2中，負(fù)電極6在上方，正電極在下方4，沉積目標(biāo)孔9朝上，正電極4和負(fù)電極6分別與直流電源3的正極和負(fù)極相連接。所述的電極為鉑片電極、導(dǎo)電玻璃、金屬銅片、鍍金娃片中的一種。所述的電沉積槽I為玻璃槽或有機(jī)玻璃槽中的一種。所述的直流電源3為提供恒壓O?30V或恒流輸出O?0.2A的直流穩(wěn)壓電源。所述的正電極4與負(fù)電極6的間距為1.0?2.0cm。所述的含能材料為六硝基芪、六硝基六氮雜異伍茲烷中的一種。通電后，含能粒子5向正電極運(yùn)動，沉積在有機(jī)玻璃板8的目標(biāo)沉積孔9中。
[0031]實(shí)施例1:
[0032]將六硝基芪(HNS)加入乙酸乙酯中，在溫度60°C磁力攪拌直至完全溶解，配置得質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的六硝基芪溶液。
[0033]按照水與乙酸乙酯體積為10:1量取水，將六硝基芪溶液在攪拌速度為600rpm條件下，以I OmL/min的速度均勻噴射到水中，然后通過稀HCI與NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至1.0，得到六硝基芪膠體溶液。
[0034]按照正電極面積加工長寬高尺寸為20.0X20.0X1.0mm的有機(jī)玻璃板，并在有機(jī)玻璃上加工直徑1.0mm、高1.0mm的貫穿圓孔作為沉積目標(biāo)孔，將有機(jī)玻璃板與正電極通過直徑0.1mm漆包線緊密捆綁在一起，所述的正電極和負(fù)電極材料為銀。
[0035]將正電極與負(fù)電極豎直安裝并完全浸入六硝基芪膠體溶液中，負(fù)電極在上方，正電極在下方，沉積目標(biāo)孔朝上，正電極與負(fù)電極有效面積正對且距離為1.0cm。正電極和負(fù)電極分別與直流電源正極和負(fù)極相連接，測試電路連接保證導(dǎo)通。
[0036]開啟直流電源，設(shè)置20V恒壓輸出，連續(xù)進(jìn)行電沉積，每隔Ih攪拌六硝基芪膠體溶液5min，沉積24h后將正電極從膠體溶液中拿出，干燥，拆模后將小藥柱取出并進(jìn)行相關(guān)表征。
[0037]實(shí)施例2:
[0038]將六硝基芪(HNS)加入丙酮中，在溫度60°C磁力攪拌直至完全溶解，配置得質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的六硝基芪溶液。
[0039]按照水與丙酮體積為10:1量取水，將六硝基芪溶液在攪拌速度為600rpm條件下，以10mL/min的速度均勻噴射到水中，然后通過稀HCl與NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至10.0，得到六硝基芪膠體溶液。
[0040]按照正電極面積加工長寬高尺寸為20.0X20.0X1.0mm的有機(jī)玻璃板，并在有機(jī)玻璃上加工直徑1.0mm、高1.0mm的貫穿圓孔作為沉積目標(biāo)孔，將有機(jī)玻璃板與正電極通過直徑0.1mm漆包線緊密捆綁在一起，所述的正電極和負(fù)電極材料為銀。
[0041]將正電極與負(fù)電極豎直安裝并完全浸入六硝基芪膠體溶液中，負(fù)電極在上方，正電極在下方，沉積目標(biāo)孔朝上，正電極與負(fù)電極有效面積正對且距離為1.0cm。正電極和負(fù)電極分別與直流電源正極和負(fù)極相連接，測試電路連接保證導(dǎo)通。
[0042]開啟直流電源，設(shè)置15V恒壓輸出，連續(xù)進(jìn)行電沉積，每隔Ih攪拌六硝基芪膠體溶液5min，沉積36h后將正電極從膠體溶液中拿出，干燥，拆模后將小藥柱取出并進(jìn)行相關(guān)表征。
[0043]實(shí)施例3:
[0044]將六硝基六氮雜異伍茲烷(CL-20)加入乙酸乙酯中，在溫度60°C磁力攪拌直至完全溶解，配置得質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的六硝基六氮雜異伍茲烷溶液。
[0045]按照水與乙酸乙酯體積為10:1量取水，將六硝基六氮雜異伍茲烷溶液在攪拌速度為600rpm條件下，以10mL/min的速度均勻噴射到水中，然后通過稀HCl與NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至10.0，得到六硝基六氮雜異伍茲烷膠體溶液。
[0046]按照正電極面積加工長寬高尺寸為20.0X20.0X1.0mm的有機(jī)玻璃板，并在有機(jī)玻璃上加工直徑1.0mm、高1.0mm的貫穿圓孔作為沉積目標(biāo)孔，將有機(jī)玻璃板與正電極通過直徑0.1mm漆包線緊密捆綁在一起，所述的正電極和負(fù)電極材料為銅。。
[0047]將正電極與負(fù)電極豎直安裝并完全浸入六硝基六氮雜異伍茲烷膠體溶液中，負(fù)電極在上方，正電極在下方，沉積目標(biāo)孔朝上，正電極與負(fù)電極有效面積正對且距離為1.0cm。正電極和負(fù)電極分別與直流電源正極和負(fù)極相連接，測試電路連接保證導(dǎo)通。
[0048]開啟直流電源，設(shè)置20V恒壓輸出，連續(xù)進(jìn)行電沉積，每隔Ih攪拌六硝基芪膠體溶液5min，沉積24h后將正電極從膠體溶液中拿出，干燥，拆模后將小藥柱取出并進(jìn)行相關(guān)表征。
[0049]實(shí)施例4:
[0050]將六硝基六氮雜異伍茲烷(CL-20)加入丙酮中，在溫度70°C磁力攪拌直至完全溶解，配置得質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的六硝基六氮雜異伍茲烷溶液。
[0051]按照水與丙酮體積為10:1量取水，將六硝基六氮雜異伍茲烷溶液在攪拌速度為600rpm條件下，以10mL/min的速度均勻噴射到水中，然后通過稀HCl與NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至10.0，得到六硝基六氮雜異伍茲烷膠體溶液。
[0052]按照正電極面積加工長寬高尺寸為20.0X20.0X1.0mm的有機(jī)玻璃板，并在有機(jī)玻璃上加工直徑1.0mm、高1.0mm的貫穿圓孔作為沉積目標(biāo)孔，將有機(jī)玻璃板與正電極通過直徑0.1mm漆包線緊密捆綁在一起，所述的正電極和負(fù)電極材料為銅。
[0053]將正電極與負(fù)電極豎直安裝并完全浸入六硝基六氮雜異伍茲烷膠體溶液中，負(fù)電極在上方，正電極在下方，沉積目標(biāo)孔朝上，正電極與負(fù)電極有效面積正對且距離為1.0cm。正電極和負(fù)電極分別與直流電源正極和負(fù)極相連接，測試電路連接保證導(dǎo)通。
[0054]開啟直流電源，設(shè)置15V恒壓輸出，連續(xù)進(jìn)行電沉積，每隔Ih攪拌六硝基芪膠體溶液5min，沉積36h后將正電極從膠體溶液中拿出，干燥，拆模后將小藥柱取出并進(jìn)行相關(guān)表征。
[0055]盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含能材料電泳沉積裝藥方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟A，配制含能材料溶液:將含能材料加入溶劑中，在溫度60?80 °C磁力攪拌直至完全溶解，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0?3.0 %的含能材料溶液； 步驟B，制備含能材料膠體溶液:按照非溶劑與溶劑的體積比為5?15:1量取非溶劑，將含能材料溶液在攪拌速度300?700rpm下以5?20mL/min的速度均勻噴射到非溶劑中，然后通過稀HCl與NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至9.0?10.0，得到含能材料膠體溶液； 步驟C，組裝電極:選擇加工厚度為0.5?2mm的有機(jī)玻璃板，在有機(jī)玻璃板上加工孔作為沉積目標(biāo)孔，孔需貫穿有機(jī)玻璃板，然后將有機(jī)玻璃板與正電極緊密結(jié)合； 步驟D，搭建電沉積裝置:將正電極和負(fù)電極完全浸入含能材料膠體溶液中，負(fù)電極在上方，正電極在下方，沉積目標(biāo)孔朝上，正電極和負(fù)電極分別與直流電源正極和負(fù)極相連接； 步驟E，電泳沉積:開啟直流電源，設(shè)置恒壓輸出，電壓為15?25V，然后進(jìn)行電泳沉積，直至沉積目標(biāo)孔沉積滿含能材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含能材料電泳沉積裝藥方法，其特征在于所述的溶劑為丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含能材料電泳沉積裝藥方法，其特征在于所述的含能材料為六硝基芪、六硝基六氮雜異伍茲烷中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含能材料電泳沉積裝藥方法，其特征在于所述的非溶劑為水。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含能材料電泳沉積裝藥方法，其特征在于所述的正電極材料為鉑、金、銀中的一種，所述負(fù)電極材料為鉑、金、銀、銅及導(dǎo)電玻璃中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含能材料電泳沉積裝藥方法，其特征在于所述的正電極與負(fù)電極的間距為I.0?2.0cm07.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含能材料電泳沉積裝藥方法，其特征在于所述的電泳沉積過程中每隔I小時攪拌含能材料膠體溶液3?5min。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含能材料電泳沉積裝藥方法，其特征在于所述的有機(jī)玻璃板與正電極通過粘接或捆綁緊密結(jié)合。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含能材料電泳沉積裝藥方法，包括以下步驟：配制含能材料溶液，制備含能材料膠體溶液，組裝電極，搭建電沉積裝置，電泳沉積。本方法的裝藥時采用縱向垂直電泳沉積，利用了顆粒自身的重力，改善了水平沉積過程中對顆粒質(zhì)量的特定需求，使得沉積顆粒更好進(jìn)行極配，保證了裝藥密實(shí)度。
【IPC分類】C25D13/04
【公開號】CN105714357
【申請?zhí)枴緾N201610281832
【發(fā)明人】楊云濤, 楊光成, 譙志強(qiáng), 沈金朋, 王軍, 劉有松, 李 瑞
【申請人】中國工程物理研究院化工材料研究所, 四川省新材料研究中心