爆炸逻辑网络及其制备方法

摘要

本发明公开了一种爆炸逻辑网络及其制备方法。本发明的爆炸逻辑网络制备方法是在适当的温度下加热炸药，使炸药以升华或蒸发的方式形成气态并通过物理气相沉积法在基材和掩模表面沉积，并经掩模的作用，获得图案化的炸药，最后经封装得到爆炸逻辑网络。本发明的爆炸逻辑网络在使用较小沉积量炸药的同时仍能实现正常的爆炸功能。并且本发明适于获得具有柔性且体积较小的爆炸逻辑网络，宜以隐蔽方式与其他功能元件形成组合式器件或部件，用于对相邻的具有敏感信息或功能的元件的自毁，以及用于先进武器引信控制系统中实现智能传爆和引爆功能。

权利要求

1.一种爆炸逻辑网络的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：首先，在支撑材料上依次安装基材和掩模；接着加热装置中的炸药，使炸药以升华或蒸发的方式形成气态并在基材和掩模表面沉积形成沉积层；

然后，揭除掩模获得图案化炸药，用封装材料对炸药沉积层进行封装后，经剪切获得所述的爆炸逻辑网络；

所述的爆炸逻辑网络中还需加入引线；

所述基材、掩模是由硅材料或高分子材料制备而成；

所述封装材料选自环氧树脂、硫化环氧树脂、聚氨酯或氟树脂；所述的封装是在真空、惰性气体或普通空气环境下进行的；所述的封装是在温度低于炸药和高分子材料降解所需的温度下进行的1层以上的封装；

所述沉积的沉积速率控制在1nm/h～9000μm/h的范围，最终沉积炸药的厚度控制在

10nm～1000μm的范围内；

所述封装的方式是选用喷涂或旋涂的工艺将硫化态高分子材料涂布至图案化炸药层并固化成型；或者选用过塑或静电键合的工艺将薄膜状高分子材料覆盖图案化炸药层并固化成型。

2.根据权利要求1所述的爆炸逻辑网络的制备方法，其特征在于所述支撑材料选自具有一定形状和刚性的金属、非金属。

3.根据权利要求1所述的爆炸逻辑网络的制备方法，其特征在于所述支撑材料为高分子材料。

4.根据权利要求1所述的爆炸逻辑网络的制备方法，其特征在于所述炸药是在制备所需温度下不发生显著热分解，以固态炸药升华的方式或融化后蒸发的方式形成气相分子，经物理气相沉积方法沉积到基材表面的炸药。

5.根据权利要求1所述的爆炸逻辑网络的制备方法，其特征在于所述沉积的方式采用一次性连续方式或逐层沉积方式完成。

6.根据权利要求1所述的爆炸逻辑网络的制备方法，其特征在于所述加入引线的方式为预埋式引线或针式引线；所述预埋式引线为预埋在基材和沉积层之间、预埋在沉积层和沉积层之间或预埋在沉积层和封装材料之间；所述针式引线为在爆炸逻辑网络成形后以针刺入沉积层形成针式引线。

7.根据权利要求1所述的爆炸逻辑网络的制备方法，其特征在于所述爆炸逻辑网络还可以采用贴合或压合的方式与其他功能元件形成双层或多层、平面或曲面的组合式器件；

或者与其他功能元件采用一体化设计和制备形成整体式器件。

8.如权利要求1～7任一项所述的爆炸逻辑网络的制备方法制得的爆炸逻辑网络，其特征在于所述爆炸逻辑网络从下往上依次由支撑材料、基材、炸药沉积层、和封装材料组成，所述爆炸逻辑网络还包括引线。

说明书

爆炸逻辑网络及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种爆破器材，具体涉及一种爆炸逻辑网络及其制备方法。

背景技术

[0002] 爆炸逻辑网络是一种无需机械运动部件的新型安全起爆系统，以炸药为动力源和信息载体，基于小尺寸装药的临界效应、拐角效应和间隙效应形成的逻辑功能，实现传爆和引爆功能的器件。

[0003] 随着现代武器战场环境复杂变化和武器引信控制技术的发展，美国等国家从1960年代起开始研究爆炸逻辑网络。主要是将炸药挤注入预置沟槽的方式形成图案化的逻辑网络，基于炸药在刚性沟槽中的各种效应实现其传爆和引爆功能。此后研制采用炸药油墨-丝网漏印方法，基于较为精密的图案可制备得到尺寸稍小的爆炸逻辑网络。

[0004] 然而，挤注方式需要使用较多的溶剂，炸药油墨的制备也需要使用比炸药本身体积大很多倍的溶剂，因此，上述两种方式制备形成的图案化炸药均需进一步进行脱溶剂的操作，并且在某些情形下还需要补注炸药来填充溶剂脱除后形成的缩孔等缺陷。

发明内容

[0005] [要解决的技术问题]

[0006] 本发明的目的是解决上述的现有技术问题，提供一种爆炸逻辑网络及其制备方法。

[0007] [技术方案]

[0008] 为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

[0009] 本发明在适当的温度下加热炸药，使炸药以升华或蒸发的方式形成气态并通过物理气相沉积法在基材和掩模表面沉积，并经掩模的作用，获得图案化的炸药，最后经封装得到爆炸逻辑网络。

[0010] 一种爆炸逻辑网络的制备方法，它包括以下步骤：

[0011] 首先，在支撑材料上依次安装基材和掩模；接着加热装置中的炸药，使炸药以升华或蒸发的方式形成气态并在基材和掩模表面沉积形成沉积层；

[0012] 然后，揭除掩模获得图案化炸药，用封装材料对炸药沉积层进行封装后，经剪切获得所述的爆炸逻辑网络；

[0013] 所述的爆炸逻辑网络中还需加入引线。

[0014] 本发明更进一步的技术方案，所述支撑材料选自具有一定形状或刚性的金属、非金属或高分子材料；所述基材、掩模是由硅材料或高分子材料制备而成。

[0015] 本发明更进一步的技术方案，所述炸药是在制备所需温度下不发生显著热分解，以固态炸药升华的方式或融化后蒸发的方式形成气相分子，经物理气相沉积方法沉积到基材表面的炸药。

[0016] 本发明更进一步的技术方案，所述沉积的方式采用一次性连续方式或逐层沉积方式完成。

[0017] 本发明更进一步的技术方案，所述封装材料选自流化态高分子材料或薄膜状高分子材料；所述的封装是在真空、惰性气体或普通空气环境下进行的；所述的封装是在温度低于炸药和高分子材料降解所需的温度下进行的1层及以上的封装。

[0018] 根据本发明的一个优选实施方式，所述封装材料选自环氧树脂、硫化环氧树脂、聚氨酯或氟树脂。

[0019] 本发明更进一步的技术方案，所述加入引线的方式为预埋式引线或针式引线；所述预埋式引线为预埋在基材和沉积层之间、预埋在沉积层和沉积层之间或预埋在沉积层和封装材料之间；所述针式引线为在爆炸逻辑网络成形后以针刺入沉积层形成针式引线。

[0020] 本发明更进一步的技术方案，所述爆炸逻辑网络还可以采用贴合或压合的方式与其他功能元件形成双层或多层、平面或曲面的组合式器件；或者与其他功能元件采用一体化设计和制备形成整体式器件。

[0021] 上述爆炸逻辑网络的制备方法制得的爆炸逻辑网络，所述爆炸逻辑网络从下往上依次由支撑材料、基材、炸药沉积层、和封装材料组成，所述爆炸逻辑网络还包括引线。

[0022] 下面将详细地说明本发明。

[0023] 一种爆炸逻辑网络的制备方法，它包括以下步骤：

[0024] 首先，在支撑材料上依次安装基材和掩模；接着加热装置中的炸药，使炸药以升华或蒸发的方式形成气态并在基材和掩模表面沉积形成沉积层；

[0025] 本发明使用的升华或蒸发方式，可得到装药量小于挤注方式的爆炸逻辑网络，也可采用长时间和逐层沉积的方式制备得到装药量相当的爆炸逻辑网络。本发明的关键点在于，采用升华或蒸发后沉积，一是可以将装药量控制在较小的程度；二是可以得到临界尺寸小于普通炸药的超细或纳米炸药；三是采用逐层沉积方式可较好控制炸药层的微观结构，使得本发明的爆炸逻辑网络在使用较小沉积量炸药的同时仍然能实现正常的爆炸功能。

[0026] 由于不同的炸药升华或蒸发的温度不一样，所以需要具体根据炸药的种类确定升华或蒸发的温度。在高于炸药升华必需温度和低于炸药分解所需温度的区间内，通过调节加热温度来控制升华速率，调节基材和掩模的温度来控制炸药在基材和掩模上的沉积速率；一般地，较高的升华速率和较低的基材温度有利于获得较高的沉积速率和预期性能的沉积炸药，较低的升华速率和较高的基材温度有利于获得性能可控的沉积炸药。通过调节升华速率和沉积时间来控制炸药沉积量，参考掩模层厚度可直观地观测炸药沉积层的厚度，以称重方式获得沉积炸药总质量的精确数值。

[0027] 本发明所述沉积速率控制在1nm/h～9000μm/h的范围，最终沉积炸药的厚度控制在10nm～5000μm的范围内。

[0028] 通过调节炸药品质和沉积参数，使得其更好地与上一级的引发参数相互匹配，另外还需要考虑所得沉积炸药的感度或者说是对操作过程的安全性，如此才能够获得效果较好的爆炸逻辑网络。

[0029] 本发明中所述的支撑材料可以是与爆炸网络相邻的功能元件，还可以直接以基材作为支撑材料使用。

[0030] 爆炸逻辑网络是一个功能元件，这里所述的相邻的功能元件也就是与爆炸逻辑网络的上一级元件，即能向爆炸逻辑网络传入能量并引发爆炸逻辑网络的元件；或者是下一级元件，即能接受到爆炸逻辑网络输出的能量，引起扩爆、传爆、或直接爆炸做功的元件。这里的相邻可以是功能上的相邻，也可以是空间布局上的相邻。

[0031] 然后，揭除掩模获得图案化炸药，用封装材料对炸药沉积层进行封装后，经剪切获得所述的爆炸逻辑网络；

[0032] 本步骤揭除过程可手工完成，适用于沉积层厚度不大、揭除过程不会导致毗连炸药掉落的情形；或在机械辅助方式下完成，适用于沉积层厚度较大、沉积炸药的空间尺寸精度要求较高、及其他不便于手工操作的情形。并且采用封装材料对炸药沉积层进行封装，经剪切去除预定区域并获得图案化炸药，适于获得具有精确尺寸的图案。

[0033] 所述的爆炸逻辑网络中还需加入引线。

[0034] 本发明更进一步的技术方案，所述支撑材料选自具有一定形状或刚性的金属、非金属或高分子材料，所述基材、掩模是由硅材料或高分子材料制备而成。

[0035] 所述的一定形状是指非液体、粉末的平面、规整曲面或复杂曲面的形状。本发明基材、掩模可选用柔性的高分子薄膜材料，其电导率低、密封性好，在制备工艺所需温度下不发生显著热分解，与所选用炸药具有化学相容性，可在平面、规整曲面或复杂曲面上实现炸药沉积。

[0036] 本发明基材、掩模、封装材料可选用柔性高分子材料，该材料下得到的爆炸逻辑网络具有柔性，易于与其他功能元件形成组合式器件，实现先进武器引信控制系统所需的传爆、引爆功能；易于与具有敏感信息或敏感功能的其他元件形成具有隐蔽性的组合件，基于其逻辑功能实现敏感元件的智能自毁。

[0037] 本发明更进一步的技术方案，所述炸药是在制备所需温度下不发生显著热分解，以固态炸药升华的方式或融化后蒸发的方式形成气相分子，经物理气相沉积方法沉积到基材表面的炸药。

[0038] 所述的炸药选自三硝基甲苯(TNT)、黑索金(RDX)、奥克托今(HMX)、TATB、PETN、特屈儿(Tetryl)、六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)、高氯酸四氨双(5--硝基四唑)合钴(II)(BNCP)、2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)、六硝基苯(HNB)、六硝基芪(HNS)、高氯酸铵(AP)、硝酸铵(AN)、三过氧化三丙酮熵炸药(TATP)叠氮化铅(L(II)A)、叠氮化银(SA)、雷汞、黑火药、苦味酸、代纳迈、B炸药、硝胺炸药、硝化甘油或硝化纤维等炸药，或其他符合本发明要求，能在制备所需温度下不发生显著热分解，能以固态炸药升华或融化后蒸发的方式形成气相分子的其他炸药。

[0039] 本发明更进一步的技术方案，所述沉积的方式采用一次性连续方式或逐层沉积方式完成。

[0040] 通过精确控制和调节沉积参数，可得到微观结构和性能完全相同的沉积炸药，或微观结构和性能按预期逐层地变化的沉积炸药。选用两种或两种以上炸药，可采用逐层沉积方式获得各个层含有不同品种炸药的沉积炸药，或采用共蒸发方式获得多种炸药沉积在同一个层的沉积炸药。

[0041] 本发明更进一步的技术方案，所述封装材料选自流化态高分子材料或薄膜状高分子材料；所述的封装是在真空、惰性气体或普通空气环境下进行的；所述的封装是在温度低于炸药和高分子材料降解所需的温度下进行的1层及以上的封装。

[0042] 本发明所述封装方式是选用喷涂或旋涂的工艺将硫化态高分子材料涂布至图案化炸药层并固化成型；或者选用过塑或静电键合的工艺将薄膜状高分子材料覆盖图案化炸药层并固化成型。本发明进行多层封装可获得密封性能良好的爆炸逻辑网络。

[0043] 本发明封装的目的是对炸药沉积层起到固定密封作用，固定在基材上，与外部环境隔离开；对爆炸逻辑网络在基板上固定并与基板上布线进行连接；对爆炸逻辑网络输入输出布线与基板布线进行结合与密封；对爆炸逻辑网络与相关功能元件形成组合式器件、整体式器件、部件等过程中每一个步骤所进行的封装。

[0044] 根据本发明的一个优选实施方式，所述封装材料选自环氧树脂、硫化环氧树脂、聚氨酯或氟树脂。

[0045] 本发明更进一步的技术方案，所述加入引线的方式为预埋式引线或针式引线；所述预埋式引线为预埋在基材和沉积层之间、预埋在沉积层和沉积层之间或预埋在沉积层和封装材料之间；所述针式引线为在爆炸逻辑网络成形后以针刺入沉积层形成针式引线。

[0046] 本发明更进一步的技术方案，所述网络爆炸逻辑网络还可以采用贴合或压合的方式与其他功能元件形成双层或多层、平面或曲面的组合式器件；或者与其他功能元件采用一体化设计和制备形成整体式器件。

[0047] 本发明所述组合式器件，其中的爆炸逻辑网络可位于其他功能元件中间，或者位于组合式器件的外表面。

[0048] 上述爆炸逻辑网络的制备方法制得的爆炸逻辑网络，所述爆炸逻辑网络从下往上依次由支撑材料、基材、炸药沉积层、和封装材料组成，所述爆炸逻辑网络还包括引线。

[0049] [有益效果]

[0050] 本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

[0051] 本发明中采用升华方法，与挤注方式、油墨丝印方式相比，完全不使用任何溶剂，无需后续的脱除溶剂工序。

[0052] 本发明的爆炸逻辑网络在使用较小沉积量炸药的同时仍能实现正常的爆炸功能。

[0053] 本发明可在平面、规整曲面或复杂曲面上实现炸药沉积，与挤注方式下使用刚性沟槽、油墨丝印方式下不适用复杂曲面等相比，具有优势。

[0054] 本发明适于获得具有柔性且体积较小的爆炸逻辑网络，宜以隐蔽方式与其他功能元件组合形成器件或部件，用于对相邻的具有敏感信息或功能的元件的自毁，以及用于先进武器引信控制系统中实现智能传爆和引爆功能。

附图说明

[0055] 图1为本发明所述爆炸逻辑网络示例图；

[0056] 附图标记说明如下：

[0057] 1为支撑材料；2为基材；3为沉积层；4为封装材料。

具体实施方式

[0058] 下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

[0059] 实施例1：

[0060] 一种PETN炸药爆炸逻辑网络的制备方法，它包括以下步骤：

[0061] 首先，在支撑材料上依次安装基材和掩模；所述的支撑材料选择刚性的高分子材料，基材和掩模选自柔性的高分子材料；接着加热装置中的PETN炸药至温度在该炸药的升华温度以上和分解温度以下，调节温度，控制炸药的升华速率和沉积时间；以使炸药在沉积速率为100nm～9000μm/h的条件下在基材和掩模表面连续沉积至厚度为10nm～500nm的沉积层；得到纳米炸药的沉积层；

[0062] 然后，揭除掩模获得图案化炸药，在沉积层上放入引线；用环氧树脂封装材料对炸药沉积层进行封装1层后，经剪切得到所述的爆炸逻辑网络；

[0063] 得到的爆炸逻辑网络结构如图1所述，由下往上依次为支撑材料1、基材2、沉积层3和封装材料4。沉积层3中的中空部位就是之前放置掩模的地方。

[0064] 实施例2

[0065] 一种TATB炸药爆炸逻辑网络的制备方法，它包括以下步骤：

[0066] 首先，在支撑材料上依次安装基材和掩模；所述的支撑材料选择刚性的高分子材料，基材和掩模选自柔性的高分子材料；接着加热装置中的TATB炸药至温度在该炸药的升华温度以上和分解温度以下，调节温度，控制炸药的升华速率和沉积时间；以使炸药在沉积速率为10nm～2000μm/h的条件下在基材和掩模表面连续沉积至厚度为5～1000nm的沉积层；得到纳米炸药的沉积层；

[0067] 然后，揭除掩模获得图案化炸药，在沉积层上放入引线；用环氧树脂封装材料对炸药沉积层进行封装1层后，经剪切得到所述的TATB炸药爆炸逻辑网络。

[0068] 实施例3

[0069] 一种三硝基甲苯和PETN炸药爆炸逻辑网络的制备方法，它包括以下步骤：

[0070] 首先，在支撑材料上依次安装基材和掩模；所述的支撑材料选择刚性的高分子材料，基材和掩模选自柔性的高分子材料；接着加热装置中的三硝基甲苯炸药至温度在该炸药的升华温度以上和分解温度以下，调节温度，控制炸药的升华速率和沉积和时间；以使炸药在沉积速率为20～2000μm/h的条件下在基材和掩模表面连续沉积至厚度为5～1000nm的沉积层；得到纳米炸药的沉积层；然后继续加热装置中的PETN炸药在该炸药的升华温度以上和分解温度以下，调节温度，控制炸药的升华速率和沉积时间；以使炸药在沉积速率2000～9000μm/h的条件下在基材和掩模表面连续沉积至厚度为1um的沉积层，得到炸药沉积层。综上得到由三硝基甲苯沉积层和PETN沉积层组成的沉积炸药。循环上述操作，可以得到多个三硝基甲苯沉积层和多个PETN沉积层做出的沉积炸药。

[0071] 然后，揭除掩模获得图案化炸药，在沉积层上放入引线；用环氧树脂封装材料对炸药沉积层进行封装1层后，经剪切得到所述的三硝基甲苯和PETN炸药爆炸逻辑网络。

[0072] 尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。