一种基于3D打印的叠氮化铜微起爆药成型方法技术

本发明专利技术一种基于3D打印的叠氮化铜微起爆药成型方法。包括如下步骤：(1)制备纳米铜墨水；(2)将纳米铜墨水放入针筒内，启动3D打印装置，将墨水注入微装药孔或微装药槽中，在气氛保护下，将纳米铜墨水固化形成纳米铜薄膜；(3)将叠氮化钠水溶液置于叠氮化装置底部，将步骤(2)制备的纳米铜薄膜放置于叠氮化钠水溶液上方的平台中，向装置内通入氮气，排除装置内的杂质气体；(4)将硝酸通过分液漏斗滴入叠氮化钠溶液中，反应得到叠氮化铜薄膜。本发明专利技术结合3D打印通过制备体系稳定均匀的纳米铜墨水，来精准控制装药量，成功实现微孔定量装药；之后烘干得到纳米铜薄膜，与叠氮酸气体反应从而原位合成叠氮化铜薄膜。位合成叠氮化铜薄膜。位合成叠氮化铜薄膜。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印的叠氮化铜微起爆药成型方法


[0001]本专利技术属于微起爆领域，具体涉及一种基于3D打印的叠氮化铜微起爆药成型方法。

技术介绍

[0002]作为最敏感的含能材料，起爆药的安全性和起爆可靠性一直都是需要解决的首要问题，目前常用的重金属叠氮化合物为叠氮化铅和叠氮化银，但含铅起爆药存在毒性问题，而叠氮化银则由于其过高的生产成本难以普及。而叠氮化铜既对环境友好，并且起爆太安的极限药量仅为0.4mg。目前制约叠氮化铜应用的主要问题是其极高的静电感度，这使得叠氮化铜的直接装药基本没有可能，否则极易导致意外爆炸。而随着现代武器逐渐集成化、微型化的趋势，意味着需要更为高效、精确的装药方式。
[0003]而3D打印技术作为一种精细化、程序化的生产方式代表，可以满足微器件的装药要求，目前已经有了对于多种含能材料的3D打印装药研究，但具体的工艺流程和精确度还需要进一步的探究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于3D打印的叠氮化铜微起爆药成型方法。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于3D打印的叠氮化铜微起爆药成型方法，方法采用3D打印装置，3D打印装置针筒的规格为1
‑
5ml，包括如下步骤：
[0006]步骤(1)：制备纳米铜墨水；
[0007]步骤(2)：将纳米铜墨水放入针筒内，启动3D打印装置，将墨水注入微装药孔或微装药槽中，在气氛保护下，将纳米铜墨水在45
‑
55℃下固化60
‑<br/>120min形成纳米铜薄膜；
[0008]步骤(3)：将叠氮化钠水溶液置于叠氮化装置底部，将步骤(2)制备的纳米铜薄膜放置于叠氮化钠水溶液上方的平台中，向装置内通入氮气10
‑
20min，排除装置内的杂质气体；
[0009]步骤(4)：将硝酸通过分液漏斗滴入叠氮化钠溶液中，反应48
‑
72h，得到叠氮化铜薄膜。
[0010]进一步的，步骤(1)中的纳米铜墨水包括：纳米铜、乙二醇、去离子水、聚乙烯吡咯烷酮，其中纳米铜质量百分比为40％；分散剂聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比为3％
‑
5％；剩余为乙二醇和去离子水，乙二醇和去离子水的质量比1：1。
[0011]进一步的，步骤(1)具体为：将按比例配置好的纳米铜墨水搅拌30
‑
60min，超声分散30
‑
60min，备用。
[0012]进一步的，采用的3D打印装置包括三维运动平台，MC600运动控制仪以及配套的控制程序。
[0013]进一步的，步骤(2)将墨水注入微装药孔或微装药槽中的推墨速度为0.001mm/s
‑
0.005mm/s，针头运动速度为1mm/s
‑
5mm/s。
[0014]进一步的，步骤(3)和步骤(4)中的叠氮化钠水溶液和硝酸的质量浓度和体积相同，体积为30
‑
50ml，浓度为40
‑
60g/L。
[0015]一种叠氮化铜微起爆药，采用上述的方法制备。
[0016]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0017](1)本专利技术的3D打印叠氮化铜微起爆药成型方法的纳米铜墨水配方制备简单、原料易得，所得纳米铜墨水稳定性好、分散均匀，打印过程中几乎不会出现堵墨或出墨不均现象。
[0018](2)本专利技术的3D打印叠氮化铜微起爆药成型方法通过3D打印技术进行装药，可以实现微型化、集成化装药。
[0019](3)本专利技术的3D打印叠氮化铜微起爆药成型方法的装药量可以通过计算机软件控制，实现对每次装药量的精准控制。
[0020](4)本专利技术的3D打印叠氮化铜微起爆药成型方法在装药过程中不需要对成品叠氮化铜进行直接操作，安全性较高。
附图说明
[0021]图1为本专利技术采用的3D打印装置示意图。
[0022]图2为本专利技术采用的叠氮化装置示意图。
[0023]图3为本专利技术实施例打印的纳米铜薄膜。
[0024]图4为纳米铜薄膜和叠氮化铜薄膜SEM图；其中(a)10000倍下的纳米铜薄膜SEM图；(b)20000倍下的纳米铜薄膜SEM图；(c)100000倍下的纳米铜薄膜SEM图；(d)10000倍下的叠氮化铜薄膜SEM图；(e)20000倍下的纳米铜薄膜SEM图；(f)100000倍下的叠氮化铜薄膜SEM图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
[0026]如图1
‑
4所示，利用3D打印技术将配置的纳米铜墨水进行微孔装药，通过控制推墨速度精准地控制装药量，之后进行原位叠氮化，通过计算机软件实现不同尺寸微芯片的不同装药量控制。
[0027]一种基于3D打印技术的叠氮化铜微起爆药成型方法，包括如下步骤：
[0028]步骤1：将按比例配置好的纳米铜墨水搅拌30
‑
60min并超声分散30
‑
60min，；
[0029]步骤2：将准备好的纳米铜墨水装入规格为2ml的一次性针筒中，并将其固定在三维运动平台上。按照需要的装药量，通过计算机软件控制X、Y、Z轴及针筒上方的压板将墨水均匀推出，注入微装药孔或微装药槽中，推墨速度为0.001mm/s
‑
0.005mm/s，针头运动速度为1mm/s
‑
5mm/s，之后在气氛保护的条件下，将纳米铜墨水在50℃下固化60
‑
120min形成纳米铜薄膜；
[0030]步骤3：将40ml质量浓度为50g/L的叠氮化钠水溶液置于叠氮化装置底部，将纳米铜薄膜放置于叠氮化钠水溶液上方的平台中，向装置内通入10min氮气，排除装置内的杂质气体；
[0031]步骤4：将40mL质量浓度为50g/L的硝酸通过分液漏斗滴入叠氮化钠溶液中，反应
72h，得到叠氮化铜薄膜。
[0032]优选地，纳米铜墨水的配方为纳米铜质量百分比为40％；所用溶剂乙二醇、去离子水质量比为1：1，聚乙烯吡咯烷酮质量百分比为4％。
[0033]实施例1
[0034]具体的工艺流程如下：
[0035]步骤1：将按比例配置好的纳米铜墨水搅拌50min并超声分散50min，；
[0036]步骤2：将准备好的纳米铜墨水装入规格为2ml的一次性针筒中，并将其固定在三维运动平台上。通过计算机软件控制X、Y、Z轴及针筒上方的压板将墨水均匀推出，注入微装药孔或微装药槽中，推墨速度为0.003mm/s，针头运动速度为3mm/s，之后在气氛保护的条件下，将纳米铜墨水在50℃下固化60
‑
120min形成纳米铜薄膜；
[0037]步骤3；按照需要的装药量重复步骤2，即可得到药量精确的纳米铜薄膜。
[0038]步骤4：将40ml质量浓度为50g/L的叠氮化钠水溶液置于叠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印的叠氮化铜微起爆药成型方法，其特征在于，方法采用3D打印装置，3D打印装置针筒的规格为1
‑
5ml，包括如下步骤：步骤(1)：制备纳米铜墨水；步骤(2)：将纳米铜墨水放入针筒内，启动3D打印装置，将墨水注入微装药孔或微装药槽中，在气氛保护下，将纳米铜墨水在45
‑
55℃下固化60
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120min形成纳米铜薄膜；步骤(3)：将叠氮化钠水溶液置于叠氮化装置底部，将步骤(2)制备的纳米铜薄膜放置于叠氮化钠水溶液上方的平台中，向装置内通入氮气10
‑
20min，排除装置内的杂质气体；步骤(4)：将硝酸通过分液漏斗滴入叠氮化钠溶液中，反应48
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72h，得到叠氮化铜薄膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的纳米铜墨水包括：纳米铜、乙二醇、去离子水、聚乙烯吡咯烷酮，其中纳米铜质量百分比为40％；分散剂聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比为3％
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴立志，陈乐健，黄晨，叶迎华，沈瑞琪，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：