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Al/Ni、Al/Ti纳米含能薄膜材料是一类新型含能材料,在外界能量激励下可发生合金化反应,释放出大量的反应热。基于此制备的纳米含能桥膜具有更高的输出能量,可以提高换能元的点火能力、发火的可靠性以及火工品的安全性。本文主要研究了多层Al/Ni、Al/Ti纳米含能薄膜的最佳制备工艺、化学反应性和电爆炸特性,取得一定的研究进展,为Al/Ni和Al/Ti含能桥膜换能元的实际应用奠定基础。利用FE-SEM对Ni、Ti薄膜表面形貌进行表征,最终确定了Ni薄膜的最佳制备工艺条件为：溅射气压为0.4Pa,溅射功率为150W;Ti薄膜的最佳制备工艺条件为：溅射气压为0.4Pa,溅射功率为150W。测得了最佳制备工艺条件下Ni和Ti薄膜的沉积速率分别约为7.6 nm·min-1和5.0 nm·min-1。磁控溅射法沉积的Al/Ni纳米含能薄膜表面平整,成膜颗粒均匀致密。调制周期分别为50nm、100nm和200nm的Al/Ni纳米含能薄膜层状结构清晰。三种不同调制周期的Al/Ni纳米含能薄膜中的Al薄膜和Ni薄膜均为晶体结构,A1薄膜主要沿着Al(111)晶面生长,Ni薄膜主要沿着Ni(111)晶面生长。Al/Ti纳米含能薄膜表面也很平整,薄膜颗粒均匀致密。Al/Ti纳米含能薄膜中Al薄膜主要沿着Al(111)晶面生长,而Ti薄膜主要沿着Ti(110)晶面生长。三种调制周期的Al/Ni纳米含能薄膜的DSC曲线规律相同,均出现了三个主要的放热峰,对应的温度区间分别为500K-530K、570K-650K和670K-730K,且每个放热峰峰值对应的温度随着调制周期的增大呈现上升的趋势。调制周期为50nm、100nm和200nnm的Al/Ni纳米含能薄膜的反应放热量分别为389.43 J/g、396.69 J/g和409.92 J/g。反应后的多层Al/Ni纳米含能薄膜XRD测试结果表明：当Al和Ni的原子比为1比1时,三种调制周期的多层Al/Ni纳米含能薄膜的最终反应产物均为AlNi,与调制周期无关。采用Kissinger法和Ozawa法计算得到三种调制周期的Al/Ni纳米含能薄膜每个放热峰的活化能,两种方法得到的活化能呈现的规律一致,每种调制周期下Al/Ni纳米含能薄膜三个放热峰的活化能随着峰值温度的增大均依次升高,且不同调制周期的Al/Ni纳米含能薄膜对应的放热峰活化能都比较接近。三种调制周期的Al/Ti纳米含能薄膜的DSC曲线规律也基本相同,均出现了两个主要的放热峰,对应的温度区间分别为720K-770K和950K-970K。调制周期为50nm、100nm和200nm的Al/Ti纳米含能薄膜的反应放热量分别为457.99 J/g、493.42 J/g和696.81 J/g。反应后的XRD测试结果表明：当Al和Ti的原子比为1比1时,三种调制周期的多层Al/Ti纳米含能薄膜的最终反应产物均为AlTi,与调制周期无关。采用Kissinger法和Ozawa法计算得到三种调制周期的Al/Ti纳米含能薄膜的活化能所呈现的规律基本一致,每种调制周期的Al/Ti纳米含能薄膜的第一个放热峰的活化能均大于第二放热峰的活化能。Al/Ni和Al/Ti系列纳米含能桥膜的爆发时间与电压之间的关系规律一致,并且等离子体持续时间与电压之间的关系也规律一致。桥膜的爆发时间随着电压的增大而降低,而等离子体持续时间随着电压的增加而增大。Al/Ni纳米含能桥膜在充电电压一定时等离子体持续时间均大于A1桥膜和Ni桥膜；Al/Ti纳米含能桥膜等离子体持续时间均大于Al桥膜和Ti桥膜,且持续时间差距明显。在相同的激励电压条件下纳米含能桥膜都出现了剧烈的电爆炸,Al/Ni和Al/Ti纳米含能桥膜的等离子体形成的时间小于Al桥膜、Ni桥膜和Ti桥膜的等离子体的形成时间,而Al/Ni和Al/Ti纳米含能桥膜的电爆炸持续时间却要长于Al桥膜、Ni桥膜和Ti桥膜的电爆炸持续时间,这与伏安特性曲线得到的结论一致。三种不同调制周期的Al/Ni和Al/Ti纳米含能桥膜均存在着剧烈的燃烧现象,高温粒子的飞溅距离约有5mm-8mm,这种高温粒子飞散的现象对于实现微系统的隔离点火有非常重要的研究意义。三种不同调制周期的Al/Ni纳米含能桥膜的温度均高于Al桥膜、Ni桥膜的温度。Al/Ni纳米含能桥膜在电爆时的峰值温度都在6000K以上,且调制周期50nm的Al/Ni纳米含能桥膜的峰值温度最高约在7000K左右,比Al桥膜和Ni桥膜的峰值温度高出50%左右。研究表明A1和Ni之间的合金化反应对于Al/Ni纳米含能桥膜的温度提升的确具有一定的促进作用。三种不同调制周期的Al/Ti纳米含能桥膜的温度均高于A1桥膜和Ti桥膜的温度。三种不同调制周期的Al/Ti纳米含能桥膜在电爆时的峰值温度都在5000K以上,其中调制周期50nm的峰值温度最高在6000K左右,比A1桥膜和Ti桥膜的电爆峰值温度要高出很多。而这是由于Al/Ti纳米含能桥膜发生了合金化反应的缘故。