《半導體橋電漿點火機理中的光效應》是依託南京理工大學，由張琳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：半導體橋電漿點火機理中的光效應
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張琳
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
半導體橋以作用迅速和可實現邏輯控制等優點，成為航空航天等領域中微型點火和傳爆序列的研究熱點。為滿足其小型化的發展需求，國內外的研究從強化半導體橋電漿的放熱角度進行橋的設計，造成點火時間延長，這成為半導體橋設計的瓶頸問題。我們前期研究發現，對半導體橋點火最敏感的藥劑三硝基間苯二酚鉛對熱和光作用的回響具有特殊性。本課題擬以電漿點火的化合物為研究主體，通過研究系列硝基酚類化合物的光譜特性、光作用下的分解特性和半導體橋點火特性，闡釋其對電漿點火回響敏感的結構特徵，揭示半導體橋電漿點火過程中光作用機理；為發揮光作用快和能量大的優勢，以強化半導體橋點火過程中光效應為目標，從半導體橋和藥劑兩個方面著手提出降低半導體橋輸入能量的方法。本課題為半導體橋的設計提供新思路，為電漿點火藥劑的合成提供理論依據。課題研究成果為電漿的其他套用提供參考，也將豐富和完善對電漿點火過程的認識。
結題摘要
半導體橋（SCB）的發展趨勢之一是小型化，而降低SCB電漿的點火能量是實現小型化的重要途徑。為了降低SCB點火能量，準確認識SCB電漿的點火過程，同時也豐富和完善不同體系下電漿點火機理的認識，本課題從SCB點火藥劑的角度進行了系列研究工作。 課題首先從含能化合物的角度研究SCB電漿點火過程，發現了SCB點火過程中存在著電漿形成和藥劑分解的競爭過程，這種規律區別於以往研究中提出的SCB橋膜相變形成高溫電漿，從而引爆含能化合物的認識。 根據此發現，課題進一步揭示了SCB點火的兩種不同機理，即電漿點火和非電漿點火機理。這一發現也區別於以往研究中認為SCB的電漿點火作用形式。而造成SCB點火能量不同的根本原因不在於是否形成電漿，而是在同樣點火條件下的藥劑的分解溫度不同。 針對SCB電漿點火最敏感的含能化合物史蒂芬酸鉛，課題分別研究了SCB電漿的光譜特性和史蒂芬酸鉛的光譜特性和熱分解特性，發現了SCB電漿點火過程中的光效應。這為降低SCB電漿點火能量和SCB小型化的發展提供理論指導。 為了詳細分析含能化合物的性質對於點火過程的影響，考慮了橋膜相變、含能化合物爆熱和電漿鞘層作用的貢獻。根據該模型，可以很好地解釋SCB電漿點火藥劑的分解溫度、顆粒大小和爆熱等因素對於SCB點火能量的影響規律。 為了驗證上述理論研究，課題設計和製備了偶氮四唑鋅和納米鋁熱劑作為SCB點火藥劑。這兩類藥劑都可以通過低輸入能量實現SCB電漿點火。而熱分析結果表明，這兩類藥劑的熱分解溫度都比較低。 綜合上述研究成果可以發現：含能化合物在SCB電漿點火的瞬間，發生分解或者電離反應，這是由含能化合物的性質和SCB電漿的能量所決定的。而SCB電漿點火能量的大小和輸入能之間沒有定量關係。通過本課題的研究，可以明確：（1）SCB電漿的特定光譜特性對於點火過程有促進作用；（2）用SCB電漿點火能量的大小來判斷SCB電漿的作用敏感程度是不嚴謹的；（3）SCB電漿點火的藥劑特性對於SCB點火機理影響非常大；（4）不同的藥劑有不同的回響特徵，通過加強光作用可以敏化硝基酚類的化合物，而選擇分解溫度比較低的化合物則具有更普適性。
