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2024(5):1-9, DOI:
伴随着高安全性、高可靠性、低能发火和高能输出的应用需求，电火工品换能元的发展经历了技术进步、不断融合创新的过程。本文从电火工品换能元的发展历程、技术发展热点和发展展望3个方面对其进行了梳理总结，从内部需求牵引下的换能机制和外部技术驱动下学科交叉2个方面对电火工品换能元的发展历程进行了综合阐述。最后，从本质机理探究、安全性和可靠性兼顾、功能拓展3个方面，陈述了对电火工品换能元未来发展思路的一些见解。
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2024(5):10-19, DOI:
随着战场空间的电磁环境日趋复杂，火工品面临更高的电磁适应能力要求。本文综述了电火工品换能元在电磁损伤机理和防护技术研究方面的研究进展，介绍了电火工品在不同电磁环境下的损伤机制，探讨了静电、雷电脉冲、核电磁脉冲等干扰对火工品性能的影响，并分析分立式电磁防护技术，包括铁氧体材料、电容器和负温度系数热敏电阻等元件在电磁防护中的应用，展示了其在不同电磁环境下的防护效果。同时，讨论了集成式电磁防护技术的发展，特别是MEMS工艺在换能元小型化和多功能集成化中的应用，并针对电火工品换能元电磁防护技术未来发展陈述了一些见解。
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2024(5):20-27, DOI:
为适应各类信息化、智能化、微型化武器发展需求，以换能信息化、结构微型化、序列集成化为主要特点的MEMS火工品成为火工品技术发展的重要方向。MEMS安执机构作为MEMS火工品微爆炸序列能量传递的控制机构，是MEMS火工品设计的关键技术之一。本文基于微爆炸序列结构形式对硅基MEMS安执机构进行分类研究，分析不同安执机构的技术原理，探讨其应用进展与研究现状，总结硅基MEMS安执机构微型化、集成化、信息化、智能化发展趋势，为MEMS安执机构的研究与设计提供探讨。
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2024(5):28-34, DOI:
为探究电爆等离子体引发合金反应的点火机理，进一步降低爆炸箔发火电压、提高能量利用率，采用电化学方法在铜爆炸箔表面原位可控沉积Ni-Cu预合金薄膜。进行了预合金爆炸箔微观形貌、成分构成和电爆特性等实验研究，结合电爆炸反应过程监测探究了电爆合金化反应路径和释能机理。研究结果表明：采用电化学恒电位方法沉积金属Cu和Ni，当应用电位分别为-0.2 V和-0.8 V，反应时间均为2 700 s时，沉积的Ni-Cu预合金材料呈5 μm的立方体结构且分布均匀，无明显氧化物生成。所制备的Ni-Cu预合金爆炸箔在2 000 V充电电压下的能量利用率是Cu爆炸箔的2.11倍，在电爆发生50 μs后可观察到明显的合金化反应发生，等离子体膨胀范围和火花持续时间均明显大于Cu爆炸箔，更有利于等离子体直接点火。
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2024(5):35-41, DOI:
为了提高爆炸桥箔的换能效率以及爆炸箔起爆系统的起爆能力，采用Al膜作为爆炸箔金属桥膜，开展了集成化Al膜爆炸箔起爆器的制备工艺研究。对桥区尺寸为0.2~0.4 mm、厚度为5~8 μm的Al桥电爆炸性能进行测试，并在此基础上测试了驱动飞片速度。研究结果表明：200 W溅射功率、20 sccm氩气流速是制备Al膜的最佳工艺条件；1 000 V电压条件下，厚度为6 μm、桥区尺寸为0.35 mm×0.35 mm的桥箔电爆炸时爆发功率最大，相比相同输入能量的Cu桥，爆发功率提高14.3%，电能沉积率提高9.63%；桥区尺寸在0.2 ~0.4 mm时，飞片速度随桥区尺寸的增大而逐渐减小，桥区厚度为7 μm时飞片速度最大，1 000 V充电电压下达到4 100 m·s-1，高出Cu 桥7.89%。
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2024(5):42-45, DOI:
为了探索镍铬硅薄膜换能元的发火性能，采用MEMS工艺制备了镍铬硅薄膜换能元。利用扫描电子显微镜（SEM）和四探针法对镍铬硅薄膜进行了性能表征；依据 GJB/Z 377B-2022 感度实验中兰利法进行了镍铬硅薄膜换能元感度测试；在发火电压27 V、发火电容33 μF条件下对镍铬硅薄膜换能元进行了发火性能测试。结果表明：镍铬硅薄膜表面平整、致密性较好，且具有负电阻温度系数，其换能元平均发火电压比镍铬薄膜换能元高；镍铬硅薄膜换能元作用过程中产生等离子体，瞬发度高。
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2024(5):46-53, DOI:
通过热压工艺将5 μm的Ni-Cr薄膜附着在聚酰亚胺薄膜上制备了贴膜式Ni-Cr薄膜，采用激光刻蚀加工工艺制备了贴膜式Ni-Cr换能元电桥，仿真优化设计了蝶形、S形换能元电桥，并开展了2种形状电桥的贴膜式Ni-Cr换能元的伏安特性、最大不熔断电流、50 ms脉冲恒流电爆特性以及发火特性试验研究。研究结果表明：桥区长度为3 mm的换能元电桥在1 A 5 min恒流激励后桥区温度最低；贴膜式Ni-Cr换能元在33 μF电容放电时，随着充电电压的升高断桥时间缩短，蝶形和S形未发生断桥的电压分别为16，20 V；蝶形和S形换能元在5 min恒流脉冲输入下的最大不熔断电流分别为1.3，1.2 A；在50 ms脉冲恒流电爆时，随着施加电流幅度的不断增加，其工作电压也不断增高，其断桥时间越来越短，S形换能元和蝶形换能元分别在2.4，2.3 A时电桥未发生爆炸；33 μF、28 V电容放电下贴膜式Ni-Cr换能元可以点燃斯蒂芬酸铅，并正常发火。
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2024(5):54-58, DOI:
为了研究激励能量和桥区结构对半导体桥换能元能量转换效率的影响，设计了两种不同单片并联式桥区结构的半导体桥换能元，并在电容激励条件下进行测试，以评估并联式桥区结构的能量转换效率，进一步得到电压、桥区面积对能量转换效率的影响规律。试验结果表明：在47 μF电容和25~35 V充电电压条件下，双桥区并联结构的能量转换效率略优于三桥区并联结构。在同一电容激励条件下，同一桥区结构半导体桥换能元的能量转换效率随着充电电压的增加而降低；在相同充电电压下，同一桥区结构半导体桥换能元的能量转换效率随着桥区面积的增大而提高。
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2024(5):59-65, DOI:
针对电火工品在静电放电影响下可能发生误发火的问题，以Ni-Cr薄膜换能组件为研究对象，提出了一种分析其在人体静电放电下的响应特性，并预测发火概率的方法。首先，介绍了Ni-Cr薄膜换能组件系统架构，并建立了电火工品静电放电等效电路模型；其次，研究了Ni-Cr薄膜换能组件静电放电响应特性，分析了换能组件尺寸和放电电压对薄膜桥区温度的影响规律；最后，构建了Ni-Cr薄膜换能组件在统计特征下的输入条件，确定了换能组件失效判据，进而结合发火感度试验与数理统计方法，实现了在静电放电条件下电火工品发火概率的预测。研究结果表明：预测发火概率与试验值误差不超过5%，验证了本文方法的有效性。
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2024(5):66-70, DOI:
并联热敏电阻是提升半导体桥（SCB）火工品临界熔断电流的有效措施。本研究利用恒流电源和红外测试系统，对不同直流激励条件下并联热敏电阻对半导体桥响应的影响进行了试验研究。试验测试了换能元桥区温度及临界熔断电流，结果表明，并联负温度系数（NTC）热敏电阻能显著提高SCB的临界熔断电流至原来的1倍以上，同时使桥区温度最大降低68%。经计算，NTC热敏电阻的分流效果范围为34.4% ~ 74.4%。本研究不仅验证了并联NTC热敏电阻对提高3Ω敏感型SCB火工品安全性的显著效果，而且为SCB火工品在复杂电磁环境下的应用提供了技术支撑。
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2024(5):71-77, DOI:
为了实现高速飞片输出和爆炸箔起爆器（Exploding Foil Initiator, EFI）低能发火，依据EFI工作原理，进行Cu桥箔电热仿真、PC（聚氯代对二甲苯）飞片冲击作用参数计算和SU-8加速膛结构确定。基于结构设计参数，采用微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System, MEMS）工艺实现了爆炸箔芯片一体化批量制备，并开展了MEMS集成爆炸箔芯片的桥箔电爆特性、飞片实时速度和冲击起爆性能测试。结果表明：基于小尺寸桥箔结构在较低放电电压下就能够获得较高的飞片速度，并且在加速膛口飞片速度达到峰值速度的96%以上；冲击起爆HNS-IV药柱的最低发火条件为0.22 μF/1 100 V，实现了EFI低能发火。
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2024(5):78-83, DOI:
为满足不同应用场景对爆炸箔电爆炸性能和成本的要求，对比研究了磁控溅射法、电子束蒸发法和电镀法3种不同镀膜技术制备的铜爆炸箔。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对爆炸箔的物相和微观结构进行了表征，同时分析不同制备方法对电阻和电爆炸性能的影响。研究表明：3种方法均能制备出纯相铜薄膜，且都有较好的结晶度。电爆炸试验结果显示：2 000 V时，磁控溅射法制备的爆炸箔爆发功率分别是电子束蒸发法和电镀法的1.24倍和4.05倍。成本分析表明：磁控溅射法由于对设备和材料的要求高，成本最高；电子束蒸发法次之，而电镀法成本最低。综合考虑性能和成本，建议航空航天采用磁控溅射法，武器弹药采用电子束蒸发法，民用爆破采用电镀法。
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2024(5):84-90, DOI:
火工品换能元起爆过程中桥区温度的全程化精确测量对于研究换能元的电热转换效率、表征火工品点火性能至关重要。本研究通过建立包含6个波长通道的多光谱辐射测温系统，实现了对换能元桥区辐射光谱信号的实时采集，并通过PS800-25一体化标准黑体进行系统标定。针对桥区材料在起爆过程中经历的固态、液态到气态的相变，建立了最优化函数温度解算模型，避免了对光谱发射率模型的依赖，并通过罚函数法进行真温的优化求解。试验结果表明，该方法的测温精度在3%以内，可应用于碳基桥箔点火过程中桥区温度的检测。
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2024(5):91-96, DOI:
针对火工品电阻性换能元作用的可靠性和安全性问题，提出了电阻性换能元电爆特性及最大不熔断电流特性的试验方法，并采用该试验方法进行了桥膜换能元及桥带换能元的相关试验。试验结果表明：桥膜换能元最小爆发电压为20 V，最小爆发电流为1.5 A；桥带换能元最小爆发电压为22 V，最小爆发电流为2.0 A。桥膜换能元的最大不熔断电流为1.6 A，经历1.7 ~ 1.9 A的5 min不熔断电流试验后，换能元电阻显著减小；而桥带换能元的最大不熔断电流为1.2 A，在相同条件下未观察到电阻减小现象。
