[发明专利]一种基于静电模板的微尺度异形装药方法

说明书

本发明属于微装药领域，具体涉及一种基于静电模板的微尺度异形装药方法。所述方法采用静电喷雾装置，原料采用目标药剂前驱液，目标药剂前驱液在电场的作用下往异形装药模板运动，且聚集在异形装药模板电学导通的区域。基于静电模板的异形装药方法利用含能粒子在溶液环境中具有良好的分散性和流动性以及带电粒子在电场中会向电场导通区域聚集的特点，纵向垂直将目标药剂沉积到异形微器件上。该方法能有效保证异形装药的装药一致性，且装置结构简单，应用范围广，在一定驱动力的作用下能够实现定向、有序装药。

技术领域

本发明属于微装药领域，具体涉及一种基于静电模板的微尺度异形装药方法。

背景技术

微机电系统(MEMS)是指微型的器件或微型器件的集成，是融合微机电设计思想和微细加工技术，应用微电子技术的高科技前沿学科，具有微型化、集成化、易扩展和多学科交叉等特点。其中MEMS火工品具有高可靠、高安全、多功能性和信息识别的特点，能够满足MEMS引信和微型武器对火工品微型化的要求，具有十分广阔的应用前景。

微含能器件是将含能材料集成到微型器件中，利用含能材料的燃烧、产气、爆轰等方式释放能量，以满足不同的应用需求。微含能器件的显著特点在于换能元和装药尺寸在毫米或者亚毫米量级，因此对含能材料在下的装药工艺提出了更高的要求，要求微装药条件下，含能材料能够可靠释放能量，完成目标作功。

现阶段的微装药技术主要有：模具压装法、造粒法、液滴真空注装、喷墨打印法等，但在微环境下均有不同的条件限制。如模具压装法对目标装药结构的要求以及对目标装药结构机械强度的要求，难以实现异形装药且难以保证装药一致性；喷墨打印装药和药剂的液滴真空注装在装药完成后，溶剂挥发会在药柱内形成内部空穴，导致装药密度不可靠等。

静电喷雾法是利用电场对带电液滴的形变产生喷雾的过程。针筒内的前驱液推至喷口处，在高压电场作用下积累电荷，在电场力的作用下变形为圆锥状，形成射流，射流带正电荷，在电场力的驱动下向导电基底运动。运动过程中，由于同性相斥，射流颗粒间在排斥力的作用下分散成微小液滴。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于静电模板的微尺度异形装药方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于静电模板的微尺度异形装药方法，所述方法采用静电喷雾装置，原料采用目标药剂前驱液，目标药剂前驱液在电场的作用下往异形装药模板运动，且聚集在异形装药模板电学导通的区域，从而实现装药。

进一步的，具体包括如下步骤：

步骤(1)：配制含能材料溶液；

步骤(2)：制备目标药剂前驱液：将目标药剂加入步骤(1)中的含能材料溶液中、超声、搅拌得到目标药剂前驱液；

步骤(3)：搭建静电喷雾装置：将异形装药模板贴在静电喷雾装置的导电基底上；

步骤(4)：静电喷雾沉积目标药剂：开启高压电源，开始静电喷雾，完成异形装药。

进一步的，所述步骤(1)配制含能材料溶液具体为：将含能材料加入溶剂中，放置于磁力搅拌机上搅拌1-2h至含能材料完全溶解。

进一步的，所述的含能材料为硝化棉、聚偏氟乙烯中的一种，所述的溶剂为乙醇和乙醚或DMF和丙酮；所述乙醇和乙醚的体积比为3:1，所述DMF和丙酮的体积比为7:3。

进一步的，所述步骤(2)中的超声、搅拌具体为：在500W、40kHz下超声1-2h打破颗粒间团聚，然后放置于磁力搅拌器上以300～700rpm的搅拌速度搅拌10-20h。

进一步的，所述异形装药模板的目标装药区域与导电基底之间电学导通；非装药区域利用掩膜实现电学隔离。

进一步的，采用的静电喷雾装置包括：微注射泵，注射器，异形装药模板和导电基底；