一种叠氮化铜含能膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种叠氮化铜含能膜及其制备方法，属于含能材料技术领域。所述含能膜以疏水多孔网状材料为载体，叠氮化铜均匀、致密地分布在不锈钢网的单表面上。所述方法首先配置铜盐水溶液和含配体的有机溶液，其中，有机溶剂与水不互溶且密度小于水，在水溶液的表面放置载体，再将有机溶液加入其中，静置至下层水溶液澄清，前驱体均匀地覆盖在载体的表面，取出干燥即得前驱体薄膜；然后将前驱体薄膜置于叠氮酸水溶液中，

【技术实现步骤摘要】
一种叠氮化铜含能膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种叠氮化铜含能膜及其制备方法，属于含能材料


技术介绍

[0002]起爆药是一类对外界刺激极其敏感、在被引发后能够快速完成燃烧转爆轰(Deflagration to Detonation Transition，DDT)的含能材料，它主要的能量输出形式为爆轰波，通过爆轰波来引爆感度更低、威力更大的下一级装药。起爆药的应用非常广泛，在各种点火、起爆和传爆等火工元件中都能见到它的身影，这些火工元件在武器装备、航空航天以及民用爆破器材等诸多领域都发挥着不可或缺的作用。因此，起爆药在整个火工系统中担任着重要的角色，是火工系统中的高效环能元。近年来，为适应武器装备信息化、微型化以及智能化的发展要求，火工品也开始向功能多元化、换能元信息化、结构微型化、序列集成化的微机电系统(Micro
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Electro
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Mechanical System，MEMS)火工品方向发展。薄膜换能元是一类新型的薄膜桥式火工品，通过MEMS技术将各种形状和结构的薄膜材料集成到基底上，具有起爆能量低、安全性高、可靠性好、微型化等优点，并且其制备过程与MEMS工艺有着良好的兼容性，在微点火器、微起爆装置、微推进器和芯片自毁装置等含能器件中有着广泛的应用。相比于常见的纳米金属复合起爆薄膜，基于叠氮化铜的起爆薄膜具有更强的起爆威力，更少的装药量以及更低的临界发火能量。由于叠氮化铜极其敏感，无法像其他钝感含能材料一样进行后续的加工成型，通常的做法是通过原位制备技术，事先将前驱体制备成所需要的结构和形状的薄膜，再进行叠氮化操作。2017年Shen等(Shen Y,Xu J,Li N,et al.A micro
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initiator realized by in
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situ synthesis of three
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dimensional porous copper azide and its ignition performance[J].Chemical Engineering Journal,2017,326:1116
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1124.)用氢气泡法，通过电化学的方式，在硅基底上制备出了三维的蜂窝状的纳米多孔铜，再经气
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固叠氮法将其转化为叠氮化铜。2019年，Wang等(Wang Q,J Han,Zhang Y,et al.Fabrication of Copper Azide Film through Metal
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Organic Framework for Micro
‑
Initiator Applications[J].ACS Appl Mater Interfaces,2019,11(8):8081
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8.)在MOFT
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CA的基础上，利用静电纺丝技术，将MOF前驱体制成柔性薄膜，碳化后，将其装入微引发剂的容器中，通过气
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固原位叠氮化反应以及全氟涂层工艺，最终制备得到了具有表面疏水性的CA
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C@PF起爆薄膜，并成功得起爆了CL
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20。但是由于气
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固原位叠氮法的反应时间过长，通常在20h以上才能完全反应；且反应过程中会有叠氮化亚铜中间体的生成，这就导致了产物通常为叠氮化铜和叠氮化亚铜的混合物，不利用产物的稳定性，这些缺点就极大地限制了气
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固叠氮法的实际应用。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种叠氮化铜含能膜及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种叠氮化铜含能膜，所述含能膜以疏水多孔网状材料为载体，叠氮化铜均匀、致
密地分布在不锈钢网的单表面上。
[0006]优选的，所述载体为不锈钢网。
[0007]一种叠氮化铜含能膜的制备方法，方法步骤包括：
[0008](1)采用界面法制备前驱体薄膜：配置铜盐水溶液和含配体的有机溶液，其中，有机溶剂与水不互溶且密度小于水，在水溶液的表面放置载体，再将有机溶液加入其中，静置至下层水溶液澄清，前驱体均匀地覆盖在载体的表面，取出干燥即得前驱体薄膜；
[0009](2)利用液相原位叠氮法将前驱体转化为叠氮化铜：将前驱体薄膜置于叠氮酸水溶液中，
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10～20℃下反应5～20min，取出干燥即得叠氮化铜薄膜。
[0010]优选地，步骤(1)中，所述铜盐为硝酸铜、硫酸铜、氯化铜和醋酸铜中的一种以上。
[0011]优选地，步骤(1)中，所述配体为2
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甲基咪唑和苯并咪唑中的一种以上。
[0012]优选地，步骤(1)中，所述有机溶剂为正己醇、正辛醇、乙酸乙酯和环己烷中的一种以上。更优选地，所述有机溶剂为正辛醇，其粘度较大，反应时界面不易波动。
[0013]优选地，步骤(1)中，所述铜盐水溶液浓度为0.1～0.8M，含有配体的有机溶液浓度为0.1～0.8M，界面反应时间为1h～24h。更优选地，步骤(1)中，所述铜盐水溶液浓度为0.2～0.4M，含有配体的有机溶液浓度为0.2～0.4M。
[0014]优选地，步骤(2)中，所述叠氮酸水溶液浓度为0.05～1M。
[0015]有益效果
[0016]1.本专利技术采用简单易行的界面法制备得到了均匀，致密的前驱体薄膜。
[0017]2.本专利技术在液相中将前驱体薄膜转化为了叠氮化铜微起爆薄膜，相比于气
‑
固叠氮法，所述方法具有反应时间短、工艺简单、条件温和的优点，是一种新型的微装药成型方法。
附图说明
[0018]图1为实施例1中所述2
‑
甲基咪唑铜薄膜的样品图。
[0019]图2为实施例3中所述叠氮化铜含能膜样品图。
[0020]图3为实施例1中所述2
‑
甲基咪唑铜薄膜的扫描电子显微镜(SEM)图。
[0021]图4为实施例3中所述叠氮化铜含能膜的SEM图。
[0022]图5为实施例3中所述叠氮化铜含能膜发火过程图。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。
[0024]实施例1
[0025]配置浓度为0.2M的2
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甲基咪唑的正辛醇溶液和浓度为0.2M的硝酸铜的水溶液，超声并用玻璃棒不断搅拌使其溶解；取10mL硝酸铜水溶液加入到25mL的小玻璃瓶中，将不锈钢网剪成长
×
宽为1.5cm
×
1.5cm的尺寸，先后在乙醇和去离子水中超声10min，以去除表面的杂质，用镊子轻轻地将不锈钢网放置在硝酸铜水溶液的表面，再缓慢滴加10mL的2
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甲基咪唑的正辛醇溶液到不锈钢网上面，反应12h后，取出多孔不锈钢网，分别用去离子水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠氮化铜含能膜，其特征在于：所述含能膜以疏水多孔网状材料为载体，叠氮化铜均匀、致密地分布在不锈钢网的单表面上。2.如权利要求1所述的一种叠氮化铜含能膜，其特征在于：所述载体为不锈钢网。3.一种如权利要求1或2所述的叠氮化铜含能膜的制备方法，其特征在于：方法步骤包括：(1)配置铜盐水溶液和含配体的有机溶液，其中，有机溶剂与水不互溶且密度小于水，在水溶液的表面放置载体，再将有机溶液加入其中，静置至下层水溶液澄清，前驱体均匀地覆盖在载体的表面，取出干燥即得前驱体薄膜；(2)将前驱体薄膜置于叠氮酸水溶液中，
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10～20℃下反应5～20min，取出干燥即得叠氮化铜薄膜。4.如权利要求3所述的一种叠氮化铜含能膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述铜盐为硝酸铜、硫酸铜、氯化铜和醋酸铜中的一种以上。5.如权利要求3所述的一种叠氮化铜含能膜的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志敏，雷国荣，成闻川，张建国，张同来，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：