本申請屬于含能材料，具體涉及一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、起爆藥是一類在較弱的初始沖能作用下即能發(fā)生爆炸，且爆炸速度在很短的時間內(nèi)能增值最大，易于燃燒轉(zhuǎn)為爆轟的炸藥，廣泛用于軍品、民爆行業(yè)。硝酸肼鎳是一種配位含能材料，其特點是燃燒無煙、無味、無殘留，在無煙煙花方面具有良好的發(fā)展前景，作為起爆藥，硝酸肼鎳具有機(jī)械感度低、火焰感度高等優(yōu)點。

2、近年來，為了適應(yīng)武器裝備的微型化及智能化要求，火工品正朝功能多元、結(jié)構(gòu)微型、序列集成的微機(jī)電系統(tǒng)(micro?electro-mechanical?systems，mems))火工品方向發(fā)展，這就要求換能元，裝藥結(jié)構(gòu)尺寸要在微米量級。因此，這就對裝藥提出了更高的要求：具有較大的起爆能力的同時裝藥量要少。

3、噴墨打印已被證明有利于功能性油墨的小規(guī)模沉積，彌補(bǔ)了當(dāng)前工藝中無法進(jìn)行亞毫米空間控制的缺陷。國內(nèi)外學(xué)者已初步探索了在高精度、圖案復(fù)雜化、微納米級別的含能材料微裝藥及含能器件微制造方面的研究。但是，由于起爆藥的高敏感度，尚無采用噴墨打印方法成功實現(xiàn)起爆藥原位裝藥的報道。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、1.發(fā)明目的

2、本申請的目的是提供一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法及其應(yīng)用，通過墨水的配方設(shè)計，成功采用噴墨打印合成硝酸肼鎳，將其應(yīng)用于火工品的制備，可以實現(xiàn)硝酸肼鎳起爆藥的安全原位裝藥，并實現(xiàn)裝藥量的精細(xì)控制。

3、2.技術(shù)方案

4、為了解決上述問題，本申請所采用的技術(shù)方案如下：

5、本申請?zhí)峁┝吮旧暾執(zhí)峁┝艘环N基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法，該方法包括如下步驟：

6、s1，配置墨水

7、配置硝酸鎳墨水，該硝酸鎳墨水中包含硝酸鎳、水、乙醇、聚乙烯吡咯烷酮；在該硝酸鎳墨水中，乙醇用于提高硝酸鎳溶解度和控制油墨的表面張力；聚乙烯吡咯烷酮用于控制油墨的粘度；

8、配置水合肼墨水：該水合肼墨水包括水合肼、水、乙二醇；在該水合肼墨水中，乙二醇和水的比例調(diào)節(jié)用于控制溶液的表面張力和粘度；

9、s2，噴墨打印

10、在打印介質(zhì)上，先采用硝酸鎳墨水打印若干硝酸鎳層后，再采用水合肼墨水在打印的硝酸鎳墨層上打印水合肼；

11、s3，真空烘干

12、將步驟s2得到的產(chǎn)品于真空下烘干。

13、進(jìn)一步地，上述硝酸鎳墨水中，硝酸鎳的含量為0.3～0.6g/ml。更進(jìn)一步地，上述硝酸鎳墨水中，硝酸鎳的含量為0.5～0.6g/ml。

14、進(jìn)一步地，上述粘結(jié)劑聚乙烯吡咯烷酮質(zhì)量百分?jǐn)?shù)4％～6％。

15、進(jìn)一步地，上述硝酸鎳墨水中，乙醇質(zhì)量百分?jǐn)?shù)10％～20％。

16、進(jìn)一步地，上述硝酸鎳墨水中，控制硝酸鎳墨水的表面張力為36.0～40.0mn/m，粘度為3.0～7.0cps。

17、進(jìn)一步地，上述水合肼墨水中，水合肼含量為0.2～0.6g/ml。更進(jìn)一步地，上述硝酸鎳墨水中，硝酸鎳的含量為0.5～0.6g/ml。

18、進(jìn)一步地，上述水合肼墨水中，乙二醇和水的質(zhì)量比為1:(3～4)。

19、進(jìn)一步地，上述水合肼墨水中，控制水合肼墨水的表面張力為40.0～46.0mn/m，粘度為9.0～12.0cps。

20、進(jìn)一步地，上述s2噴墨打印中，在打印區(qū)域相同的情況下，控制水合肼摩爾數(shù)等摩爾或略大于硝酸鎳摩爾數(shù)，形狀可控制其特征尺寸在1mm以下。

21、進(jìn)一步地，上述s2噴墨打印中，單次滴墨體積為10pl。

22、進(jìn)一步地，上述s2噴墨打印中，打印介質(zhì)沒有特別的限制，可以是任何結(jié)構(gòu)的火工品元器件，如半導(dǎo)體橋。

23、進(jìn)一步地，上述s3真空烘干中，將s2得到的產(chǎn)品放入真空烘箱中于40℃下烘干6～12h，以確保溶劑充分揮發(fā)。

24、進(jìn)一步地，上述一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法，使用fujifilm?dimatix材料打印機(jī)(dmp-2850)，這是一種dod壓電驅(qū)動噴墨打印機(jī)，具有調(diào)節(jié)打印頭溫度、壓板溫度、發(fā)射電壓、打印高度、滴墨間距和多次重復(fù)打印的功能。

25、進(jìn)一步地，上述fujifilm?dimatix材料打印機(jī)dmp-2850的打印噴嘴直徑為21μm。

26、進(jìn)一步地，上述fujifilm?dimatix材料打印機(jī)dmp-2850擁有16個噴嘴，這些噴嘴由dimatix打印機(jī)的壓電元件驅(qū)動，這比大多數(shù)實驗室開發(fā)的噴墨打印機(jī)(例如通常直徑為60～90μm)要小得多。

27、進(jìn)一步地，上述fujifilm?dimatix材料打印機(jī)dmp-2850噴射電壓為15～16.5v，噴射頻率為5khz，噴墨間距為15～20μm。

28、本申請還提供了上述一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法在制備火工品元器件中的應(yīng)用，實現(xiàn)硝酸肼鎳起爆藥的安全原位裝藥。

29、進(jìn)一步地，上述應(yīng)用包括在元器件，如半導(dǎo)體橋上打印合成硝酸肼鎳。

30、本申請還提供了上述應(yīng)用制備的一種含能火工品元器件。

31、本申請還提供了一種含能火工品，包括上述一種含能火工品元器件。

32、3.有益效果

33、本申請與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：

34、(1)本申請?zhí)峁┑囊环N基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法及其應(yīng)用，采用粘結(jié)劑調(diào)節(jié)硝酸鎳墨水的粘度，采用乙醇提高硝酸鎳溶解度和控制油墨的表面張力，采用乙二醇和水的質(zhì)量比調(diào)節(jié)水合肼墨水的表面張力和粘度，先后打印疊硝酸鎳和水合肼，原位反應(yīng)得到硝酸肼鎳，基于噴墨打印合成的硝酸肼鎳(起爆藥)形狀尺寸可控，尤其是作為起爆藥特征尺寸可控制在1mm以下，起爆藥厚度可根據(jù)打印層數(shù)調(diào)節(jié)，在確保安全性的同時，增加了起爆藥裝藥的靈活性。

35、(2)本申請?zhí)峁┑囊环N基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法及其應(yīng)用，采用噴墨打印方法，在火工品元器件(打印介質(zhì))上原位打印合成硝酸肼鎳(起爆藥)，裝藥過程實現(xiàn)完全的脫手操作，避免了硝酸肼鎳人工裝藥過程中的危險性。

36、(3)本申請?zhí)峁┑囊环N基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法及其應(yīng)用，采用fujifilm?dimatix材料打印機(jī)dmp-2850噴墨打印，其每一滴的量控制在pl級，可根據(jù)圖形大小控制液滴的量，進(jìn)而控制合成的硝酸肼鎳的裝藥量。

技術(shù)特征：

1.一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法，其特征在于，所述硝酸鎳墨水中，硝酸鎳的含量為0.3～0.6g/ml；聚乙烯吡咯烷酮質(zhì)量百分?jǐn)?shù)4％～6％；乙醇質(zhì)量百分?jǐn)?shù)10％～20％。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法，其特征在于，所述水合肼墨水中，水合肼含量為0.2～0.6g/ml；乙二醇和水的質(zhì)量比為1:(3～4)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法，其特征在于，所述s2噴墨打印中，在打印區(qū)域相同的情況下，控制水合肼摩爾數(shù)等摩爾或略大于硝酸鎳摩爾數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法，其特征在于，所述s2噴墨打印中，單次滴墨體積為10pl。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法，其特征在于，所述s2噴墨打印中，使用fujifilm?dimatix材料打印機(jī)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法，其特征在于，所述上述fujifilm?dimatix材料打印機(jī)dmp-2850噴射電壓為15～16.5v，噴射頻率為5khz，噴墨間距為15～20μm。

8.權(quán)利要求1-7任一所述的一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法在制備火工品元器件中的應(yīng)用。

9.權(quán)利要求8所述的應(yīng)用中制備的火工品元器件。

10.一種含能火工品，其特征在于，所述含能火工品包括權(quán)利要求9所述的火工品元器件。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種基于噴墨打印合成硝酸肼鎳的方法及其應(yīng)用，屬于含能材料技術(shù)領(lǐng)域。該方法基于噴墨打印技術(shù)，分別配置硝酸鎳墨水和水合肼墨水，采用粘結(jié)劑調(diào)節(jié)硝酸鎳墨水的粘度，采用乙二醇和水的質(zhì)量比調(diào)節(jié)水合肼墨水的表面張力和粘度，先后打印硝酸鎳和水合肼，原位制備得到硝酸肼鎳。本發(fā)明方法能夠在介質(zhì)上原位打印硝酸肼鎳起爆藥，實現(xiàn)裝藥過程完全的脫手操作，避免了人工硝酸肼鎳裝藥過程中的危險性。同時采用噴墨打印可以實現(xiàn)裝藥量的精細(xì)控制。

技術(shù)研發(fā)人員：張琳,魏夢焱,朱順官,易鎮(zhèn)鑫,李燕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28