CN205373544U - 一种碳膜电火工品换能元 - Google Patents

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朱顺官
张琳
李燕
牟景艳
易镇鑫
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Abstract

本实用新型公开了碳膜电火工品换能元，其特征在于，换能元包括碳膜、绝缘基底以及金属帽，所述碳膜附着在绝缘基底上，碳膜与绝缘基底紧固在两个金属帽之间。在基底材料的金属电极间利用热化学技术成型碳膜材料，对该器件通电能快速发热而引发含能材料点火或爆炸反应，实现点火或者起爆作用。通过控制一定密度和尺寸的碳膜，实现不同输入能量下的可靠点火。具有安全性高，可靠性好，易于系列化的批量生产和应用等特点。

Description

一种碳膜电火工品换能元
技术领域
本实用新型属于电火工品换能元技术领域，涉及一种采用碳膜材料作为换能元。
背景技术
目前，电火工品换能元主要以以桥丝/带和半导体桥为主体的两大类型产品。而随着武器系统小型化以及愈加恶劣的作战环境发展要求，电火工品换能元正在大力发展高能输出和安全性好的新型换能元技术。
为了提高换能元的输出能力，相继开发出多晶硅半导体桥、金属氧化物半导体桥、单层金属半导体复合桥、多层金属半导体桥、含能复合半导体桥等换能元技术。王广海,李国新,阿苏娜.薄膜桥火工品的制备与性能研究[J].含能材料,2008,16(5):543-546中公开了Ni-Cr蝶形薄膜点火桥的发火性能，对发火时间和结构影响等性质进行了系统分析。李维,蒋小华,蒋道建.微机电灵巧起爆器研究[J].四川兵工学报,2011,32(4):50-52公开了一种制备了B/Ti多层含能桥膜，并应用于一种微机电起爆器中的换能元件，效果良好。此外他们还开展了Al/Ni、Al/Ti多层膜的相关研究工作。解瑞珍,任小明,王可暄,等.Ni-Cr桥膜换能元的制备[J].含能材料,2011,19(5):584-587公开了一种采用测控溅射方法制备Ni-Cr桥膜，探索了低阻值桥膜的制备工艺，获得平均电阻3.45Ω左右，全发火电压8V左右(电容为47μF)的Ni-Cr桥膜换能元。徐超,李兆泽,万红,等.MEMS固体微推进器中Cr薄膜点火电阻的研究公开了一种制备MEMS固体化学微推进器使用的Cr薄膜点火电阻，将金属膜桥的发火电压降低到了20V左右[。南京理工大学沈瑞琪等人通过对Al/CuO,Mg/CuO和Zr/CuO三种反应体系进行了制备与性能研究，证实Al/CuO体系在电激发下能够放出更多能量。但这类方法的主要问题是对桥－药表面的匹配要求非常高，加工工艺相对复杂，难以实现批量生产和应用。同时一些反应性桥膜可能存在因固相之间的界面迁移带来的换能元性能不稳定等安全隐患。另一方面，国内现有的涂膜式桥，即将细的石墨颗粒与聚苯乙烯的乙酸丁酯溶液搅拌均匀后形成一定阻值的半透明薄膜，利用石墨粒子形成电流通路或者利用各导电粒子之间的不连续，形成无数个微型间隙。在低电压下利用热作用点火，在高电压利用间隙击穿进行点火。这种桥的电阻受到石墨粒度、粒度分布、比例以及电极情况等复杂因素影响，点火机理也视情况而定，因此涂膜式桥在产品一致性和性能一致性方面都存在缺陷。
为了应对武器系统作战环境的电磁干扰，提高电火工品的安全性，国内的研究工作主要有采用加固器件和增加泄放通道的方式进行的。南京理工大学周彬采取在电火工品的脚－壳间用齐纳二极管或者热敏电阻等方式使脚－壳间的静电电压钳位到某一固定值，从而保护脚－壳间不被击穿而发火。这类方法的突出问题在于需要增加额外的器件，加工工艺复杂，且不利于武器系统的小型化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种新型电火工品换能元技术。该换能元具有加工工艺简便，产品安全性好且可以用于低温环境。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：
一种基于碳膜技术的电火工品换能元，换能元包括碳膜、绝缘基底以及金属帽，
所述碳膜附着在绝缘基底上，碳膜与绝缘基底紧固在两个金属帽之间。
进一步的，所述碳膜通过蒸馏碳附着在绝缘基底上。
所述的碳膜的电阻值通过碳膜面密度，碳膜的形状调整。
所述的碳膜为“工”字形、四边形、三角形、双“V”字形、双圆弧形、锯齿形。
所述的绝缘基底为陶瓷、氧化铝、掺杂氧化铝、酚醛树脂、蓝宝石。
所述的金属帽为铝、铜、铁等及它们的镀锡、镀金等材料。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点：(1)工艺简便，可进行大批量生产和应用；(2)碳膜换能元电热效率高，输出能量大，可靠性高，对桥-药界面要求低，能实现低温下可靠点火；(3)能形成系列化产品，满足不同电特性的需求；(4)安全性好，无需附加器件进行抗电磁性能加固。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图
图2为本实用新型实施例1的换能元结构示意图
其中，1、碳膜；2、基底材料；3、金属帽。
具体实施方式
本实用新型一种碳膜电火工品换能元，包括电极、基底材料2和碳膜1。所述的电极材料为金属材料，所述碳膜1形状、尺寸均可以调整。
工作时，两个金属帽3作为电极，在两个电极之间通以大于最小全发火的电流，利用碳材料空穴导电和自热特性，使得碳膜1桥区迅速发热甚至放电，从而引发附着碳膜1的含能材料的点火或爆炸反应，达到点火或起爆的作用。通过改变碳膜的1形状尺寸以及碳膜面密度可以实现不同发火要求下的可靠使用。
下面通过实施例及附图对本实用新型作进一步详细描述。
实施例1：如图1所示，碳膜1为“工”字形，桥尺寸为0.4mm*0.4mm，初始电阻为1.57Ω左右，裁剪后电阻为6Ω。该碳膜桥蘸叠氮肼镍进行点火实验，全发火电流为470mA，安全电流为320mA。
实施例2：如图2所示，碳膜为“工”字形，桥尺寸为0.4mm*0.2mm，初始电阻为1.33Ω左右，裁剪后电阻为8.5Ω。该碳膜桥蘸叠氮肼镍进行点火实验，全发火电流为410mA，安全电流为260mA。
实施例3：如图2所示，碳膜为“工”字形，桥尺寸为0.4mm*0.2mm，初始电阻为1.33Ω左右，裁剪后电阻为8.5Ω。该碳膜桥在蘸斯蒂芬酸铅进行点火实验，全发火电流为390mA，安全电流为240mA。

Claims (6)

1.一种碳膜电火工品换能元，其特征在于，换能元包括碳膜、绝缘基底以及金属帽，所述碳膜附着在绝缘基底上，碳膜与绝缘基底紧固在两个金属帽之间。
2.根据权利要求1所述的碳膜电火工品换能元，其特征在于，所述碳膜通过蒸馏碳附着在绝缘基底上。
3.根据权利要求1所述的碳膜电火工品换能元，其特征在于，所述的碳膜的电阻值通过改变碳膜面密度，碳膜的形状调整。
4.根据权利要求3所述的碳膜电火工品换能元，其特征在于，所述的碳膜为工字形、四边形、三角形、双V字形、双圆弧形、锯齿形。
5.根据权利要求1所述的碳膜电火工品换能元，其特征在于，所述的绝缘基底为陶瓷、氧化铝、掺杂氧化铝、酚醛树脂、蓝宝石。
6.根据权利要求1所述的碳膜电火工品换能元，其特征在于，所述的金属帽为铝、铜、铁及其镀锡、镀金材料。
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