【摘 要】
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MEMS火工品是支撑新一代微型化武器和智能化弹药发展的关键基础技术,微尺度装药作为MEMS火工品的核心组成部分,对武器弹药的安全性、可靠性及作战效能有重大影响。爆压是表征微尺度装药输出性能的关键参数,微尺度装药的爆压测试已成为MEMS火工品基础理论研究以及工程化应用的前提。本文围绕MEMS火工品微尺度装药的爆炸输出的高压力测试需求,设计、制作并测试了h-BN/石墨烯/h-BN高压力传感器。具体如下
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MEMS火工品是支撑新一代微型化武器和智能化弹药发展的关键基础技术,微尺度装药作为MEMS火工品的核心组成部分,对武器弹药的安全性、可靠性及作战效能有重大影响。爆压是表征微尺度装药输出性能的关键参数,微尺度装药的爆压测试已成为MEMS火工品基础理论研究以及工程化应用的前提。本文围绕MEMS火工品微尺度装药的爆炸输出的高压力测试需求,设计、制作并测试了h-BN/石墨烯/h-BN高压力传感器。具体如下:1.提出将光刻胶作为二维材料转移支撑层,通过控制旋涂光刻胶后的固化温度,解决了PMMA作为支撑层无法将二维材料转移至有机物基底的工艺难题,首次实现了将二维材料转移至有机玻璃基底。在此基础上,又提出连续湿法刻蚀堆叠组装h-BN/石墨烯/h-BN工艺技术,采用一次旋涂光刻胶,三次Cu层刻蚀的连续转移方法首次在有机玻璃基底组装了h-BN/石墨烯/h-BN。2.将h-BN/石墨烯/h-BN的传统依次组装作为对照组,利用拉曼显微、AFM、四探针和TLM等测量方法进行了表征,结果显示单次旋涂光刻胶堆叠组装的h-BN/石墨烯/h-BN具有很好的表面质量和很高的电学性能,解决了传统组装h-BN/石墨烯/h-BN层间污染的问题。3.利用MEMS光刻技术制作了h-BN/石墨烯/h-BN与金属的一维欧姆接触电极,充分结合有机玻璃优良的透光性,利用紫外曝光使光刻胶变性从而实现多余金属剥离的方法首次在制作了有机玻璃基底的石墨烯压力传感器。4.利用活塞压力计对h-BN/石墨烯/h-BN压力传感器进行了力学标定,线性区间均位于5MPa—75MPa之间,达到了微尺度火工品输出压力测试的需求,并首次实现了石墨烯MPa级压力的测量,将石墨烯类传感器的量程扩大了约100倍。
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