金属薄膜电爆炸驱动飞片技术是一种重要的动高压加载技术,以该技术为核心的冲击片雷管已应用于多个武器型号中。但由于现有的金属电爆炸薄膜电能转化为飞片动能效率较低,使得该技术难以适应未来武器系统小型化的发展需求,亟需开展能量转换效率高、易集成、可靠、安全的新型电爆炸薄膜设计、制备及应用技术研究。为此,本论文从电爆炸金属薄膜材料设计出发,将Al/Ni含能多层膜作为电爆炸材料,系统地开展了Al/Ni含能多层膜材料的制备工艺及微结构、Al/Ni含能多层膜的电学特性、Al/Ni含能多层膜合金化反应机制、Al/Ni含能多层膜电爆等离子体流场特性以及基于Al/Ni含能多层膜的冲击片雷管特性等几个方面的研究。论文的主要研究内容和结论如下:（1）利用磁控溅射制备了不同调制周期的Al/Ni含能多层膜样品,采用TEM、XRD、AFM、DSC、XPS和APT等分析和表征方法对薄膜样品的微观结构、化学成分、粗糙度、放热性、界面结构和成分进行了分析表征。结果表明:制备的Al/Ni含能多层膜成膜质量好,薄膜内部无孔洞、裂纹,叠层结构明显,层与层之间界面平直、清晰。Al/Ni含能多层膜主要以多晶状态存在,由Al和Ni相组成,其中在Al膜和Ni膜界面处存在原子互扩散厚度和原子扩散长度的不对称现象,调制周期为500 nm的Al/Ni含能多层膜,在Al沉积到Ni薄膜界面处的元素混合及原子互扩散层的总厚度为42 nm,而在Ni沉积在Al膜界面处的元素混合及原子互扩散层的总厚度仅为24 nm。同时研究了退火温度和调制周期对Al/Ni含能多层膜相的演变、薄膜微观结构以及原子扩散过程的影响。结果表明:当调制周期小于100nm时,在473 K时开始出现合金化反应,在573 K反应完成;而调制周期大于100nm后,在573 K时才开始出现合金化反应。另外,退火过程中存在Ni元素只向上层Al扩散的异常原子扩散行为,该现象来源于初始态Al/Ni含能多层膜界面的不一致。（2）采用MEMS技术制备Al/Ni含能桥箔换能元样品,在脉冲电流条件下,分别对不同调制周期的Al/Ni含能桥箔换能元的电学特性进行了实验研究。研究发现,换能元的电爆时间和提供给飞片的驱动能量与Al/Ni含能多层膜的调制周期有关。降低调制周期能够有效降低换能元电爆炸时间和提高飞片的驱动能量,调制周期为25 nm的Al/Ni含能桥箔换能元拥有最短电爆时间和最大驱动飞片能量。（3）基于分子动力学计算原理,建立了Al/Ni含能多层膜计算模型,获得了Al/Ni含能多层膜初始温度和调制周期对反应温度、反应时间以及反应速率的影响规律。模拟结果表明,当初始温度低于Al熔化温度时,Al/Ni含能多层膜体系依靠固体扩散,合金化反应速率较慢;当初始温度高于Al熔化温度时,Al/Ni含能多层膜体系出现液体扩散现象,扩散系数较高,合金化反应速率明显增加;同时调制周期的增加会显著提高Al/Ni含能多层膜发生合金化反应的时间。分析了调制周期为25 nm的Al/Ni含能多层膜在电爆炸熔化阶段发生了合金化反应,导致能量转换效率最高,其反应机制可描述为:由于Al原子的低熔点特性,Al/Ni含能多层膜中Al薄膜优先发生熔化,熔化后的Al原子加剧了Ni原子向Al薄膜层扩散,在Al和Ni薄膜界面处产生Al Ni金属间化合物,在此过程中,由于Ni薄膜的存在导致熔化后的Al薄膜层仍然能保持一定的完整性,体积并未明显膨胀,因此Al Ni金属间化合物能继续形核长大,直至反应完成。对Al/Ni含能多层膜电爆炸后产物进行分析表明,反应产物为Al Ni金属间化合物,验证了脉冲能量作用下Al/Ni含能多层膜的合金化反应机制。（4）采用发射光谱法和阴影成像测试了Al/Ni含能多层膜电爆等离子体的特性,分析了Al/Ni含能多层膜调制周期、输入能量对等离子体热力学和动力学的影响规律。结果表明,调制周期为25 nm的Al/Ni含能桥箔换能元产生的等离子体电子温度和密度最高,电爆更加剧烈,因此,周期为25 nm的Al/Ni含能桥箔换能元的电爆等离子体射流膨胀和空气冲击波膨胀速度最大。（5）对Al/Ni含能桥箔换能元对驱动飞片特性进行了研究,并分析了调制周期对飞片速度的影响。结果表明,调制周期为25 nm的Al/Ni含能桥箔换能元电爆驱动的飞片速度最高,与传统Cu桥箔相比,飞片速度提高了28%左右。在此基础上,设计并制备了基于Al/Ni含能多层膜的冲击片雷管样品,开展了加速膛直径对起爆特性的影响研究。研究结果发现,采用加速膛直径为0.8 mm的冲击片雷管起爆HNS-IV炸药的感度最高;采用加速膛直径为0.6 mm和0.4 mm的冲击片雷管起爆HNS-IV炸药的感度基本相当。上述应用研究结果可为高能量转换效率冲击片雷管的设计、制备提供技术支撑。