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为了解决MEMS火工品由于小型化带来的点火可靠性下降的难题,研究者考虑将微/纳含能材料集成到MEMS器件中以提高其点火输出能量,纳米铝热含能薄膜因其制备工艺能与MEMS工艺兼容而成为MEMS用含能材料研究的热点。为了保持纳米铝热薄膜能量释放速率快、点火延期时间短等优点,通常将纳米金属氧化物和铝交替沉积集成到MEMS系统中,该工艺费时费力、难以按比例逐层沉积,限制了纳米铝热薄膜在MEMS上的应用。资料显示反聚苯乙烯(PS)胶晶球模板法可制备出纳米铝热剂所用的绝大多数三维有序大孔(3DOM)结构的金属氧化物,如果能将Al有控制地沉积到3DOM结构的金属氧化物骨架上,即可一次性制得具有核/壳结构的微米厚的纳米铝热薄膜。 本文先采用PS胶晶球模板法制备出3DOMNiO和Mn2O3薄膜骨架,再利用磁控溅射将Al沉积到NiO和Mn2O3骨架上得到三维有序结构的Al/NiO和Al/Mn2O3纳米铝热薄膜,在此基础上研究了不同镀铝时间对纳米铝热薄膜形貌、放热量等的影响,结果表明: 1)3DOMNiO骨架薄膜的微观形貌与前驱体溶液的螯合程度关联较大;前驱体溶液粘度对3DOMMn2O3的微观形貌影响较大,并获得了各自制备的最优条件。 2)SEM图片显示3DOMNiO和Mn2O3孔径随镀铝时间的增加逐渐缩小直至消失,甚至出现铝在薄膜表面沉积现象的现象;EDS元素分析表明Al和金属氧化物的摩尔比与沉积镀铝时间呈现线性正比关系。 3)DSC测试结果显示制备得到的纳米铝热复合薄膜的放热量由Al和金属氧化物(NiO和Mn2O3)之间的摩尔比决定,只有当Al的含量略高于理论所需值时,放热量达到最大。 4)当镀铝时间为20min时,Al/NiO纳米铝热薄膜的反应放热量达最大值2462.27J·g-1为理论放热量的71.5%;当镀铝时间为30min时,Al/Mn2O3纳米铝热复合薄膜的放热量达最大值2088.79J·g-1为理论放热量的61.8%。