《複合含能薄膜在雷射驅動飛片技術中的作用機理研究》是依託南京理工大學，由吳立志擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：複合含能薄膜在雷射驅動飛片技術中的作用機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳立志
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雷射驅動飛片技術已經成為一種重要的動高壓載入技術，是目前產生幾太帕動高壓最重要的實驗室初始能源。本項目針對雷射驅動飛片技術，開展將複合含能薄膜用於雷射飛片靶發射層的實驗和理論研究，包括研究複合含能薄膜飛片靶的最佳工藝製備條件，開展複合含能薄膜飛片靶的雷射燒蝕機理研究，利用發射光譜法研究雷射電漿的特性規律。將雷射Doppler測速技術套用於雷射飛片的速度測量中，使用PVDF應力計測試飛片衝擊壓力，探討雷射和飛片厚度等參數的最佳化匹配。模擬雷射電漿對飛片的驅動過程，揭示雷射電漿驅動飛片的機理。該項目對於補充雷射驅動飛片技術的基礎數據，探索在已有技術基礎上提高飛片速度的新方法，推動雷射驅動飛片技術在高壓物理學、空間碎片科學、材料微成型以及炸藥的快速起爆等領域的套用具有重要意義。
結題摘要
雷射驅動飛片技術已經成為一種重要的動高壓載入技術，是目前產生幾太帕動高壓最重要的實驗室初始能源。本項目針對雷射驅動飛片技術，開展了將複合含能薄膜用於雷射飛片靶發射層的實驗和理論研究。利用真空磁控濺射技術製備了CuO/Al/Al2O3/Al、MnO2/Al/Al2O3/Al 和TiO2/Al/Al2O3/Al等3種複合飛片，通過SEM、XRD、DTA等檢測手段對複合薄膜的結構進行表征。研究了CuO/Al、MnO2/Al和TiO2/Al等複合薄膜厚度比和調製周期對CuO/Al/Al2O3/Al、MnO2/Al/Al2O3/Al 和TiO2/Al/Al2O3/Al等複合飛片速度的影響，研究了調製周期對雷射誘導CuO/Al、MnO2/Al和TiO2/Al複合薄膜電漿特性的影響。製備結果表明：隨著薄膜厚度的增加，薄膜團聚現象增加，薄膜顆粒尺寸增大；複合薄膜不同材料膜層的分界面清晰可見，具有明顯的層狀結構。熱分析結果表明：CuO薄膜和Al薄膜納米尺度越小，層界面接觸面積越大，第一放熱峰放熱量越大且在總放熱量中的占比越高。運用PDV測速技術測量複合飛片速度，結果表明：在一定雷射能量密度範圍內，將反應性薄膜CuO/Al作為複合飛片的燒蝕層材料，能顯著提高飛片速度；在燒蝕層膜厚一定時，採用調製周期較小的反應性複合薄膜作為燒蝕層材料不僅能提高飛片速度，而且有助於提高飛片加速度。複合薄膜電漿結果表明：在一定條件下，CuO/Al、MnO2/Al複合薄膜電漿電子溫度存在一個最佳雷射能量閥值；CuO/Al、MnO2/Al複合薄膜中Al2O3介面層對反應性複合薄膜電漿特性具有重要影響。3個調製周期的TiO2/Al複合薄膜測得的雷射電漿電子溫度比1個調製周期的TiO2/Al平均高出2000K。實驗首次系統研究分析了反應性複合薄膜厚度比和調製周期對雷射驅動飛片性能的影響，發現多調製周期的TiO2/Al薄膜可以明顯增強雷射致電漿的電子溫度，增幅約為17.8%~20%；一定雷射能量密度範圍內，CuO/Al、TiO2/Al薄膜可以使複合飛片的速度得到一定幅度提高，最高提升15%。該研究成果為今後反應性複合薄膜在複合飛片中的套用奠定了基礎，對降低雷射飛片換能元的輸入能量，提高雷射飛片換能元的能量轉化效率有著十分積極的意義。
