[发明专利]一种爆发电流可调的爆炸箔起爆器

说明书

本发明公开了一种爆发电流可调的爆炸起爆器，包括绝缘基片、爆炸桥箔、飞片层和加速膛，所述爆炸桥箔覆盖在所述基片上，所述飞片覆盖在所述爆炸桥箔上，所述加速膛材料覆盖飞片层并在爆炸箔上方形成圆形加速膛孔结构，所述爆炸桥箔为多层复合薄膜，采用碳纳米管超顺膜和铜材料通过交替沉积和热退火处理方法制备得到，所述爆炸桥箔中间设置有“结形”区域。通过定量改变碳纳米管取向与桥区电流流向之间的夹角，实现对爆炸箔初始电阻的调控，进而实现对爆发电流的精确控制。本发明操作方便，无需复杂的装置，便于批量生产。

技术领域

本发明涉及火工品技术和脉冲功率技术领域，具体涉及的是一种采用电阻各向异性材料制造的、爆发电流可调的爆炸箔起爆器。

背景技术

传统的爆炸箔起爆器设计通常选择导电性好且熔点、沸点、升华能都较低的单一金属，如铜(Cu)、铝(Al)和金(Au)等，或具有类似性质的复合金属薄膜，它们在脉冲大电流的作用下出现过热，进而气化爆炸，发电流密度受材料本身熔化、沸腾性质的影响，用于驱动飞片的能量大致相当于其欧姆能量沉积和升华能之差。

1975年，T.J.Tucker和P.L.Stanton发表题为“Electrical gurney energy:a newconception in modeling of energy transfer from electrically explodedconductors”的论文，提出电格尼能的概念，并建立了计算飞片最终速度的电格尼能模型，结果表明，在不改变其他参数的情况下，飞片速度与爆发电流密度正相关。H.H.Chau利用电格尼模型计算了爆发电流密度和飞片最终速度的关系，取得了与实验一致的结果。因此，在不显著增加薄膜升华能的前提下，引入具有超大载流量的新型材料，能够大幅提升爆发电流密度J_b和能量沉积，有望在爆炸箔起爆器方向形成突破。

2013年，日本产业技术综合研究所发表题为“One hundred fold increase incurrent carrying capacity in a carbon nanotube–copper composite”的论文，通过在含有Cu²⁺离子的溶液中对碳纳米管(CNT)进行电镀处理，开发出一种新材料，常温下该材料的电导率为(2.3–4.7×10⁵S·cm^-1)，基本与铜相当(5.8×10⁵S·cm^-1)，载流量为6.3×10⁸A/cm²，高达铜的约100倍。在该碳纳米管-铜复合材料中，碳纳米管和铜形成一种类似“钢筋混凝土”的结构，碳纳米管骨架起到了增强在高温下铜的强度的作用，抑制铜的体积膨胀和气化，从而获得了极高的载流量，该材料的电导率随温度升高的下降程度也因此远低于铜。不仅如此，碳纳米管-铜复合材料还具有电阻各项异性的特性。

2002年，曾庆轩等发表题为“爆炸箔起爆系统初始电阻对爆发电流和飞片速度影响的数值模拟”的论文，指出电爆炸箔起爆回路初始电阻对爆发电流和飞片速度有着相当大的影响，模拟研究结果显示，为提高飞片速度和动能，起爆回路的初始电阻应尽量减小，但爆炸箔初始电阻要保持一定的值，其大小与飞片速度呈线性相关。爆炸箔初始电阻还可起到调节起爆点的作用。增大爆炸箔初始电阻，可以加快能量沉积，提前引发电爆炸，反之，减小爆炸箔初始电阻，可以推迟电爆炸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种爆发电流可调的爆炸起爆器，其可以实现爆炸箔起爆器起爆点、爆炸电流的调节和爆炸性能的优化。

为了达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种爆发电流可调的爆炸起爆器，包括绝缘基片、爆炸桥箔、飞片层和加速膛，所述爆炸桥箔覆盖在所述基片上，所述飞片覆盖在所述爆炸桥箔上，所述加速膛材料覆盖飞片层并在爆炸箔上方形成圆形加速膛孔结构，所述爆炸桥箔为多层复合薄膜，采用碳纳米管超顺膜和铜材料通过交替沉积和热退火处理方法制备得到，所述爆炸桥箔中间设置有“结形”区域。