[发明专利]一种空间聚焦微波的用途及微纳米金属/聚合物点火装置

说明书

本发明属于含能材料点火领域，具体涉及一种空间聚焦微波的用途及微纳米金属/聚合物点火装置。包括固态微波源，微波传输系统和水冷机，微波传输系统包括环行隔离器，三销钉调配器，同轴转换器，波同，同轴传输线，微波针头；固态微波源和环行隔离器均通循环水冷却，微波源的输出端接环行隔离器的输入端，环行隔离器的输出端接三销钉调配器的输入端，三销钉调配器的输出端接同轴转换器的输入端，同轴转换器的输出端和同轴传输线一端连接，同轴传输线另一端和微波针头连接，微波针头垂直置于微纳米金属/聚合物的表面。本发明的将微波能量有效耦合到微纳米金属/聚合物上，实现对微纳米金属/聚合物快速可靠点火。

技术领域

本发明属于含能材料点火领域，具体涉及一种空间聚焦微波的用途及微纳米金属/聚合物点火装置。

背景技术

微波指的是波长在1mm～1m(频率300MHz～300GHz)范围内的电磁波。目前，微波加热在粉末陶瓷烧结，材料合成，结晶性高爆炸单元推进剂材料的起爆等方面取得了一些成功，例如1,3,5-三硝基-1,3,5-三嗪烷(RDX)，而很少用来激发金属和金属复合材料。

微纳米金属/聚合物通常的点火方式有：热点火，电点火和激光点火，而在复杂的太空环境中存在着很强的电磁干扰，对现有的点火方式提出了更高的要求。用微波来触发含能材料则的需求显得越来越重要，然而微纳米金属/聚合物的微波点火国内外未见研究报道。

金属相对较高的导电性导致在传统微波炉频率(2.45GHz)下，微波进入的表面深度只有几微米。这意味着大部分的电磁(EM)辐射被材料表面反射，使得很难将微波的能量耦合到金属上。对金属粉末的建模和实验研究表明，解决这个问题的一个办法是使用与电磁场耦合强烈的金属粉末，并且其颗粒直径与该材料的趋肤深度具有相同的数量级。过大的粒子只会在表面加热，而比趋肤深度小得多的粒子只会吸收一小部分电磁能量。虽然磁性金属粉末通过微波加热到高温烧结已经实现，但这些磁性材料的含能性能较差，能量输出较低，且往往需要较长时间(10～30分钟)才能烧结，较短时间内实现点火几乎不可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间聚焦微波的用途及微纳米金属/聚合物点火装置，利用空间聚焦微波将电磁能量快速耦合到微纳米金属/聚合物上，实现点火。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种空间聚焦微波的用途，用于微纳米金属/聚合物点火。

进一步的，所述微纳米金属/聚合物的形貌为颗粒、丝状或薄膜状；微纳米金属/聚合物中的微纳米金属为颗粒状，大小为微纳米级别，聚合物为高分子材料。

一种利用空间聚焦微波的微纳米金属/聚合物点火装置，包括固态微波源，同轴传输线和微波针头；

同轴传输线将固态微波源发出的微波以同轴的方式传输给微波针头，微波针头的材质为微波传输的良导体，微波针头的针尖与微纳米金属/聚合物形成的药剂表面接触，从而将微波能量耦合到微纳米金属/聚合物上，实现对微纳米金属/聚合物快速可靠点火。

进一步的，还包括环行隔离器，三销钉调配器，同轴转换器和波同；

固态微波源的输出端接环行隔离器的输入端，环行隔离器的输出端接三销钉调配器的输入端，三销钉调配器的输出端接波同的输入端，波同的输出端和同轴传输线输入端连接，同轴传输线的输出端通过同轴转换器和微波针头连接。

进一步的，还包括用于对固态微波源和环行隔离器进行冷却的冷却系统。

进一步的，所述冷却系统为水冷系统，水冷系统的出水口接固态微波源的入水口，固态微波源的出水口接环行隔离器的入水口，环行隔离器的出水口接水冷系统的入水口。

进一步的，固态微波源的频率是1-3GHz，输出方式是以波导形式输出，功率在300-1500W范围内可调；