【摘 要】
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为了保护电子元件储存数据信息安全,电子元件自毁技术已成为研究的热点。现阶段的自毁技术不仅需要改变电子元件微观结构和重新设计其架构以匹配自毁能量的要求,同时还存在制备工艺复杂、成本高、周期长且可靠性差的问题,不具备普适性。含能材料的可控触发、快速能量释放以及强大的破坏性很好地满足了电子元件的自毁要求。与传统C、H、N、O类含能材料相比,纳米铝热剂以其超高体积能量密度、极快释能速率、较小临界反应尺寸和
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为了保护电子元件储存数据信息安全,电子元件自毁技术已成为研究的热点。现阶段的自毁技术不仅需要改变电子元件微观结构和重新设计其架构以匹配自毁能量的要求,同时还存在制备工艺复杂、成本高、周期长且可靠性差的问题,不具备普适性。含能材料的可控触发、快速能量释放以及强大的破坏性很好地满足了电子元件的自毁要求。与传统C、H、N、O类含能材料相比,纳米铝热剂以其超高体积能量密度、极快释能速率、较小临界反应尺寸和产物绿色无毒等优点,在推进剂、烟火药剂和微含能器件等军用领域显示出巨大的应用潜力。不过,纳米铝热剂应用在微自毁芯片中存在点火难、压力不足等问题,需要开发出高性能纳米铝热剂,最终获得制备工序简便、可靠性强的含能微自毁芯片。本文针对纳米铝热剂点火阈值较高、燃烧压力偏低等问题,通过元素掺杂,优化氧化剂和还原剂的组分,制备出易于点火且具备高温高压特性的纳米铝热剂。进一步地改进纳米铝热剂粉体的集成工艺,开发了基于Cu Bi2O4纳米铝热剂的微自毁芯片,以期实现纳米铝热剂在电子元件自毁中的应用。主要研究内容及结果如下:1.针对纳米铝热剂点火能量较高的问题,在金属燃料中掺入钛（Ti）纳米颗粒,采用抽滤技术构建了一系列不同Ti掺杂浓度的Al-Ti/CuO叠层薄膜。经激光点火测试发现,添加Ti纳米颗粒能有效降低Al/CuO叠层薄膜的点火阈值。其中,20wt%Ti叠层薄膜的点火阈值为21.2 m J,仅为Al/CuO的63.6%。通过DSC、XRD和XPS对其放热过程及燃烧产物的化学结构进行分析可知,Ti纳米颗粒和Al会优先发生合金化反应（402.2-461.2℃）加速铝热反应过程,从而降低了叠层结构的点火阈值。本研究证实了适当Ti纳米颗粒可以作为金属燃料用以降低纳米铝热剂的点火温度。2.借助双金属协同效应,制备了多金属氧酸盐Cu Bi2O4,从而发展一种新型纳米铝热剂。Cu Bi2O4在铝热反应中释放大量的金属Bi蒸气,增加产气量,提升了压力输出。在测温和燃烧压力实验中Al-Ti/Cu Bi2O4纳米铝热剂表现出优异的燃烧温度（2187℃）以及快速的压力释放速率(0.1706 GPa·s-1)。Al-Ti/Cu Bi2O4纳米铝热剂所具备的高温和高压双重反应特性,使其成为一种满足自毁系统瞬态能量需求的含能材料。3.以硝化棉为粘结剂将Al-Ti/Cu Bi2O4纳米铝热剂制备成含能薄膜,对其放热和点火进行了测试。采用滴注法将Al-Ti/Cu Bi2O4含能薄膜集成在半导体桥（SCB）上得到Al-Ti/Cu Bi2O4微自毁芯片。利用直流电源触发模拟了Al-Ti/Cu Bi2O4微自毁芯片的微自毁过程,整个自毁过程可以在3 ms内完成,为微自毁芯片的进一步开发奠定了基础。
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