Reaktywna folia wielowarstwowa

Reaktywne folie wielowarstwowe to klasa materiałów reaktywnych , czasami nazywana pirotechnicznym inicjatorem dwóch wzajemnie reaktywnych metali, napylanych w celu utworzenia cienkich warstw tworzących laminowaną folię . Po zainicjowaniu impulsem cieplnym, dostarczonym przez mostek , impuls laserowy , iskrę elektryczną , płomień lub w inny sposób, metale przechodzą samopodtrzymującą się reakcję egzotermiczną , tworząc międzymetaliczne mieszanina. Reakcja zachodzi tylko w fazie stałej i ciekłej, bez uwalniania gazu.

Szczególnym rodzajem takich materiałów jest wielowarstwowa folia aluminiowo-niklowa, która wytwarza (NiAl). Inne podobne materiały, złożone z aluminium- tytanu lub tytanu- amorficznego krzemu , służą do łączenia materiałów metodą wiązania reaktywnego . Inne podobne kompozycje międzymetaliczne stosowane w pirotechnice to tytan - bor i aluminium - pallad („Pyrofuze”).

Folie te produkowane są w różnych grubościach, np. 60, 80, 100 i 150 mikrometrów. Szybkość rozprzestrzeniania się czoła płomienia waha się na ogół w przedziale 7,5–9 m/s. Temperatura reakcji może dochodzić do 1500°C przez milisekundę. Uwolniona energia wynosi około 1200 do 1300 dżuli na gram. Szybkość i temperaturę reakcji można kontrolować, dopasowując grubość warstw. Typowa grubość wynosi 50 nm na dwuwarstwę. Cienkie warstwy maksymalizują kontakt między metalem i obniżają energię aktywacji reakcji, zwykle zbyt wysoką, aby umożliwić reakcję między aluminium i niklem w masie. Warstwy są nakładane sekwencyjnie rozpylanie na przemian niklu i aluminium.

Glinek niklu zapali się podczas ogrzewania do co najmniej 250 °C z szybkością co najmniej 200 °C/min. Wolniejsze ogrzewanie spowoduje wyżarzenie materiału, powodując utratę jego właściwości pirotechnicznych. Do inicjacji elektrycznej wystarczy chwilowy kontakt przy 10 A/5 V; dla styku omowego potrzebne jest 120-150 amperów dla styku o średnicy 15 mikrometrów i 250-300 A dla styku o średnicy 300 mikrometrów. Można go również zapalić papierem grzewczym. Kiedy czoło płomienia dotrze do krawędzi materiału, cząstki stopionego metalu mogą zostać wyrzucone, powodując puste przestrzenie w wiązaniu; można temu zapobiec przez równoczesny zapłon z większej liczby stron, tak aby fronty płomieni spotykały się pośrodku, ograniczone przez podłoża.

Folię można zarówno ciąć , jak i zapalać laserem . Szerokość i moc impulsu określają, czy materiał zostanie wycięty, czy zainicjowany. Jest często używany jako źródło ciepła do lutowania twardego i twardego . Po umieszczeniu pomiędzy łączonymi elementami, za pomocą folii lutowniczej z każdej strony, przy użyciu elementów wstępnie powlekanych lutem lub przy użyciu folii powlekanej lutem, równomiernie dostarcza znaczną ilość energii cieplnej na całym obszarze, topiąc lut i tylko lokalnie ogrzewanie powierzchni podłoży, obniżenie obciążenia cieplnego elementu w porównaniu z lutowaniem twardym piec . Równomierny nacisk wywierany z zewnątrz podczas reakcji i chłodzenia zapewnia dobre, jednorodne połączenie bez pustych przestrzeni. Znacznie odmienne materiały można łączyć bez pękania: półprzewodniki, metale, ceramika i polimery. Energia jest deponowana bardzo lokalnie, bez znacznego nagrzania większości podłoży, co zmniejsza problemy z niedopasowaniem współczynników rozszerzalności cieplnej między materiałami i umożliwia ich łączenie w temperaturze pokojowej.

Używa

Proces łączenia może być stosowany w montażu elektroniki , mocowaniu matrycy do radiatorów , gdzie wymagana jest wysoka stabilność temperaturowa (np. diody LED dużej mocy lub skoncentrowane fotowoltaiczne panele słoneczne , lutowanie ze sobą warstw kompozytowych płyt pancernych , łączenie dużych tarcz napylających wykonanych z ceramiki lub metale ogniotrwałe , w których nie można użyć zwykłych lutów na bazie indu , oraz inne zastosowania, w których należy utworzyć jednolite połączenie na dużej powierzchni.

Folia może być stosowana jako pirotechniczne źródło ciepła , zamiennik pastylki chloranu potasu / żelaza , do akumulatorów termicznych . Reaguje szybciej niż konwencjonalna kompozycja, osiąga wyższe temperatury, a bufory ciepła z obojętnego metalu (np. stali) są potrzebne do obniżenia temperatury szczytowej i przedłużenia dostarczania ciepła. Mogą być również stosowane jako inicjator pirotechniczny inicjowany elektrycznie , np. do zapalania stałych materiałów pędnych oraz w flarach wabików . Mogą być stosowane w broni jako materiały reaktywne , zwiększające dostarczanie energii do celów przez pociski lub ich fragmenty.

Zobacz też

  1. ^ „NanoFoil wyprodukowany przez Indium Corporation” . Firma Indium .
  2. ^ a b „NanoFoil® - Blogi Indium Corporation” . blogs.indium.com .
  3. ^ a b Dział, Zespół Wydawnictw Internetowych, Informacje Techniczne. „S&TR - październik 2005: luty nanofoliowe za mniej” . www.llnl.gov .
  4. ^ a b „Materiały montażowe elektroniki Indium Corporation Globalny dostawca lutowniczy” . Firma Indium .
  5. ^ "- Blogi Indium Corporation" . blogs.indium.com .
  6. ^ „NanoFoil® - blogi Indium Corporation” . blogs.indium.com .
  7. ^ http://armyscienceconference.com/manuscripts/H/HP-08.pdf [ bez adresu URL PDF ]
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Reactive_multi-layer_foil&oldid=1098421133 ”