Исследование особенностей процесса формирования термитного материала Al-CuOx-CNT методом электрофоретического осаждения

Введение
Термитные материалы активно исследуются в микроэлектронике.
В последнее время термитные материалы стали получать электрофоретическим способом.
Процесс электрофореза не требует дорогостоящего или уникального оборудования.
Разработка данного метода является актуальной задачей

Цели и задачи
Цель:
создание нанотермитного материала на основе нанопорошков Al-CuOx электрофоретическим методом для использования в качестве инициатора вторичных реакций.
Задачи:
изготовление титановых пластин для последующего осаждения на них термитного материала
исследование влияния некоторых параметров на проведение процесса осаждения
анализ морфологии состава при помощи РЭМ-исследований
исследование влияния углеродных нанотрубок на скорость распространения реакции горения материала

Преимущества электрофореза
Процесс можно использовать с подложками разной формы;
возможность изменения некоторых параметров во время проведения процесса;
прост в исполнении и не требует дорогостоящего оборудования.

Выбор материала Al-CuOx-CNT
Al-CuOx
Высокая скорость распространения фронта реакции
Не возникает проблем с инициацией воспламенения
Углеродные нанотрубки (CNT)
При добавлении нанотрубок скорость снижается
Обеспечивают механическую прочность осаждаемого слоя

Технологическая часть

Экспериментальное исследование процесса осаждения с составом Al-CuOx

Экспериментальное исследование процесса осаждения с составом Al-CuOx-CNT (образец 69)
Al – 25 мг
CuOx – 50 мг
CNT – 1 мг
U=70 В
Осаждение длилось 2 цикла по 4 минуты

Экспериментальное исследование процесса осаждения с составом Al-CuOx-CNT (образцы 112 и 117)
Образец 112:
Al – 15 мг
CuOx – 30 мг
CNT – 1 мг
U=100 В
Осаждение длилось 10 минут одним циклом
Образец 117:
Al – 15 мг
CuOx – 30 мг
CNT – 1 мг
U=150 В
Осаждение длилось 6 циклов по 5 минут

Элементный анализ осажденного материала

Экспериментальное исследование процесса осаждения с составом Al-CuOx-CNT (образец 128)
Al – 15 мг
CuOx – 15 мг
CNT – 1 мг
U=150 В
Осаждение длилось 10 минут одним циклом

Элементный анализ осажденного материала

Экспериментальное исследование процесса осаждения с составом Al-CuOx-CNT (образцы 135 и 136)
Образец 135:
Al – 12,5 мг
CuOx – 17,5 мг
CNT – 1 мг
U=150 В
Осаждение длилось 20 минут одним циклом
Образец 136:
Al – 12,5 мг
CuOx – 17,5 мг
CNT – 1 мг
U=150 В
Осаждение длилось 50 минут одним циклом

Экспериментальное исследование процесса осаждения с составом Al-CuOx-CNT (образец 141)
Al – 12,5 мг
CuOx – 17,5 мг
CNT – 1 мг
U=150 В
Осаждение длилось 5 циклов по 10 минут с заменой суспензии после каждого раза

Сравнительная таблица
Таблица 1 – Сравнительная характеристика образцов

Раскадровка горения термитного материала

Выводы
Таким образом, экспериментальным путем было доказано предположение о том, что при добавлении углеродных нанотрубок скорость распространения фронта реакции снижается (4,2 м/с без нанотрубок и 0,31 м/с при их добавлении).
Экспериментальным путем получен термитный материал Al-CuOx-CNT с массой, равной 11,1 мг.
Данный образец можно использовать в качестве инициатора вторичных реакций.