Al_Ni自支撑纳米含能薄膜制备及在热电池中的应用.pdf

ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００１-８３５２. ２０１５. ０５. ００５ Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜制备及在 热电池中的应用 ❋ 程 龙① 李 杰① 官 震① 余福山② 朱 朋① 叶迎华① 李永坚③ ①南京理工大学化工学院江苏南京,２１００９４ ②北方特种能源集团西安庆华公司陕西西安,７１００２５ ③山西江阳化工有限公司山西江阳,０３００４３ [摘 要] 采用真空磁控溅射镀膜和光刻技术制备出成膜质量良好的 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜,并将其应用于 热电池中,替代传统热电池中的锆加热剂作为热电池的热源组件。 结果表明采用 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜作 为热电池中的加热剂材料能够提升热电池性能；利用末端加热工艺可有效减少热电池的热损失；在不同电流密度 下激发,激活时间与输出电流密度成正比,工作时间和峰值电压与输出电流密度成反比。 [关键词] Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜；热电池；加热剂；末端加热 [分类号] ＴＪ４５；ＴＮ３７ 引言 纳米多层含能薄膜是由不同金属、合金、金属氧 化物相互交替叠加而形成的一种含能薄膜材料,它 作为一种新结构含能纳米材料[１￣２],可在较低的能量 刺激下发生放热反应,具有反应瞬间完成、放热量大 等特点。 纳米多层含能薄膜在外加能量的诱发下, 可发生自持反应,反应放热瞬间可获得 １ ０００ ３ ０００ ℃ 的高温,反应波传播速度可达 ９ ｍ/ ｓ[３￣４]。 Ｗｅｉｈｓ[５]团队较为详细和系统地研究了 Ａｌ/ Ｎｉ 复合 薄膜的特性、合金化过程以及反应机理等方面内容, Ｍａｎｎ[６]建立了 Ａｌ/ Ｎｉ 复合薄膜反应速度传播的数 学模型,指出预混层对自蔓延反应的传播速度有抑 制作用,Ｇａｖｅｎｓ[７]详细地阐述了预混层厚与反应传 播速度的关系。 热电池是用电池本身的加热系统把不导电的固 体状态盐类电解质加热熔融呈离子型导体而进入工 作状态的一种热激活储备电池[８]。 该熔盐电解质 电池具有以下特点放电功率大；具有很高的比能量 和比功率；具有使用环境温度宽、储存时间长、激活 迅速可靠、结构紧密、工艺简便、造价低廉、不需要维 护等特点。 因此热电池是现代武器导弹、核武器、 火炮等十分理想的电源,在军用电源中占有十分 重要的地位[９￣１０]。 本文对 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄 膜用作热电池加热剂材料的可行性及其性能进行研 究,对于提高热电池的性能具有重要意义。 １ 试验过程 １. １ 试剂、靶材与仪器 试剂丙酮,上海凌峰化学试剂；乙醇,国药集团 化学试剂；去离子水,自制；光刻胶,ＡＺ５２００；专用显 影液,与去离子水按体积比 １︰３ 配制。 靶材Ａｌ 靶、Ｎｉ 靶、Ｃｕ 靶,规格均为⌀７６ ｍｍ ４ ｍｍ 圆形金属薄片,其中 Ａｌ 靶纯度为 ９９. ９９％,Ｎｉ 靶中掺杂 ７％ 的 Ｖ,用来消除 Ｎｉ 靶磁性,Ｃｕ 靶纯度 为 ９９. ９９％。 仪器沈阳科友研究所 ＭＳ５５０ 多功能自动控制 磁控溅射镀膜系统；美国 ＦＥＩ 公司 Ｑｕａｎｔａ ＦＥＧ２５０ 型扫描电子显微镜；德国蔡司ＺＥＩＳＳ ｕｌｔｒａ ｐｌｕｓ ｇｅｍ￣ ｉｎｉ电子能谱ＥＤＳ；德国 Ｂｒｕｋｅｒ Ｄ８ Ａｄｖａｎｃｅ 型 Ｘ￣ 射线衍射仪；德国 Ｎｅｔｚｓｃｈ ＳＴＡ ４４９ Ｃ 型 ＤＳＣ￣ＴＧ 联 用同步热分析仪；中国科学院光电技术研究所 ＵＲＥ￣ ２０００Ａ 型紫外光刻机。 １. ２ 薄膜制备及表征 薄膜制备首先对黄铜基片进行超声清洗干燥 后,用匀胶机在其表面形成一层厚度为 ３ μｍ 的均 􀅰８１􀅰 爆 破 器 材 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ 第 ４４ 卷第 ５ 期 ❋ 收稿日期２０１５￣０３￣０４ 基金项目总装预研基金９１４０Ａ０５０８ＸＸＢＱ０２０７４ 作者简介程龙１９８８ ,男,硕士研究生,主要从事 Ａｌ/ Ｎｉ 薄膜在热电池中的应用的研究。 Ｅ￣ｍａｉｌｃｈｅｎｇｌｏｎｇ ８８０７０８＠１６３. ｃｏｍ 通信作者叶迎华１９６２ ,女,博导,教授,主要从事先进火工品技术研究。 Ｅ￣ｍａｉｌｙｙｉｎｇｈｕａ＠ ｎｊｕｓｔ. ｅｄｕ. ｃｎ 匀胶膜；用厚度为１００ μｍ、外径为５０ ｍｍ、内径为１８ ｍｍ 的圆形铁片作为掩膜版,采用非接触式曝光法 对其进行曝光；用专用显影液显影,溶去被曝光部分 光刻胶；然后将显影后黄铜片基片连同掩膜版一 起放入真空磁控溅射镀膜机的真空室,交替镀 Ａｌ、 Ｎｉ 层,得到⌀１８ ｍｍ 的 Ａｌ/ Ｎｉ 复合薄膜；最后,将基 片放入去离子水中,沿 Ａｌ/ Ｎｉ 复合薄膜边缘轻轻弯 折黄铜基片,待其边缘出现翘起现象后,用刀片沿薄 膜边缘翘起处小心剥离,得到 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含 能薄膜。 薄膜表征利用扫描电子显微镜ＳＥＭ对 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜进行表面和截面形貌表征； 采用电子能谱ＥＤＳ分析 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄 膜的元素组成；利用 Ｘ 射线衍射分析ＸＲＤ测试 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜的晶型结构；用示差扫 描量热法ＤＳＣ分析 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜的 放热效应。 １. ３ Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑薄膜在热电池中的应用 以锂合金/ 二硫化铁热电池为例,其阳极材料为 ＬｉＳｉ 合金,阴极材料为 ＦｅＳ２,电解质为 ＬｉＣｌ￣ＫＣｌ 二元 电解质,加热剂为锆加热剂,具有放电时间长、电压 平稳、无电噪声、比能量和比功率大等优点,但是电 池的激活时间较长,工作时间比较短。 本文利用 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜替代锆加热剂作为热电 池的热源组件,其他部分不变,按表 １ 所示条件装配 ４ 发热电池。 表 １ 热电池装配、测试工艺条件 Ｔａｂ. １ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔｔｅｒｙ 电池 编号 单体电池 个数 理论输出 电压/ Ｖ 加热剂 材料 １＃３６Ａｌ/ Ｎｉ 薄膜 ２＃３６Ａｌ/ Ｎｉ 薄膜 ３＃３６Ａｌ/ Ｎｉ 薄膜 ４＃３６Ａｌ/ Ｎｉ 薄膜 单体电池 Ａｌ/ Ｎｉ 薄膜片数 收口压 力/ Ｎ 是否有末 端加热 输出电 流/ Ａ 电流密度/ Ａ􀅰ｃｍ －２ ３１ ０００无５. ００３. ０３ ３１ ０００有５. ００３. ０３ ３１ ０００有１. ６５１. ００ ３１ ０００有３. ３０２. ００ ２ 试验结果与讨论 ２. １ 自支撑薄膜的表征 ２. １. １ 自支撑薄膜的 ＳＥＭ 表征 图 １ 为 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜 ＳＥＭ 形貌 图。 图 １ａ为表面形貌图,从图中可以看出,Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜表面较为平整,颗粒比较均匀, 薄膜较致密,未出现裂缝、起皮等现象；图 １ｂ为截 面形貌图,从图中可以看出,Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能 薄膜层状结构明显,层与层之间结合紧密。 表明 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜的成膜质量良好。 图 １ 自支撑薄膜 ＳＥＭ 形貌图 Ｆｉｇ. １ ＳＥＭ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｌｆ￣ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｆｉｌｍ ２. １. ２ 自支撑薄膜的 ＥＤＳ 表征 从图 ２ 可以看出 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜中 主要含有 Ａｌ、Ｎｉ、Ｏ ３ 种元素,这是由于试验所使用 Ａｌ 靶材容易氧化,因此样品中存在少量 Ｏ 元素。 从 表 ２ 中可知 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜中各元素含 量分布,其中主要元素为 Ａｌ、Ｎｉ,少量 Ｏ 元素在误差 允许范围内。 图 ２ 自支撑薄膜 ＥＤＳ 谱图 Ｆｉｇ. ２ ＥＤＳ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｌｆ￣ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｆｉｌｍ 表 ２ 自支撑薄膜中各元素含量 Ｔａｂ. ２ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｅａｃｈ ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｌｆ￣ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｆｉｌｍ ％ 元素ＮｉＡｌＯ 质量分数７０. ７２２８. ３００. ９８ 摩尔分数５２. ０４４５. ３２２. ６４ ２. １. ３ 自支撑薄膜的 ＸＲＤ 表征 对图 ３ 进行分析可知,Ａｌ、Ｎｉ 的主要衍射峰分 别对应着 Ａｌ０１０、Ｎｉ１１１晶面,结果表明 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜衍射峰的峰形尖锐,结晶性较 好,薄膜中的 Ａｌ 膜和 Ｎｉ 膜均为晶体结构,成分分别 􀅰９１􀅰２０１５ 年 １０ 月 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜制备及在热电池中的应用 程 龙,等 为对应的金属单质 Ａｌ 和 Ｎｉ,因为真空室内本底真 空度和氩气纯度较高,所以薄膜沉积纯度高,没有杂 质。 在膜生长过程中,由于择优取向的原因,Ａｌ 薄 膜主要以 Ａｌ０１０ 晶型存在,Ｎｉ 薄膜主要以 Ｎｉ １１１晶型存在。 图 ３ 自支撑薄膜 ＸＲＤ 图 Ｆｉｇ. ３ ＸＲＤ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｌｆ￣ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｆｉｌｍ ２. １. ４ 自支撑薄膜的 ＤＳＣ 表征 图 ４ 是 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜在升温速率 为 ４０ Ｋ/ ｍｉｎ 条件下测得的 ＤＳＣ 曲线。 从曲线可 知,Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜在 ２３０ ３５０ ℃、３８０ ５１０ ℃、７５０ ９４０ ℃ ３ 个温度区间内存在放热峰。 根据前 ２ 个放热峰可知,当样品在纳米级尺度时,反 应活性得到大幅度提高,在远低于 Ａｌ、Ｎｉ 熔点的温 度时便发生了反应。 当 Ａｌ 和 Ｎｉ 单层膜厚为 ４５ ｎｍ 和 ３０ ｎｍ 时,按照化学计量比 １︰１ 进行反应,即 Ａｌ ＋ Ｎｉ ＝ ＡｌＮｉ,ΔＨ０＝－１ ３８１ Ｊ/ ｇ[１１]。 通过对本试验 样品 ＤＳＣ 曲线进行积分,可以估算出反应的放热量 为 １ １３４. ６４ Ｊ/ ｇ。 图 ４ 自支撑薄膜的 ＤＳＣ 图 Ｆｉｇ. ４ ＤＳＣ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｌｆ￣ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｆｉｌｍ ２. ２ 基于自支撑纳米含能薄膜的热电池性能测试 图 ５ 为 １＃热电池在常温下激活,输出电流为 ５Ａ、恒流,输出电流密度为 ３. ０３ Ａ/ ｃｍ２时的放电电 压与时间曲线,从图中可以看出,该热电池在放电过 程中峰值电压达到 ５. １０ Ｖ,工作时间达到 ６. ８ ｓ,激 活时间为 ０. ０７５ ｓ,电压输出曲线平稳,整体工作情 况良好。 图 ５ １＃热电池放电电压￣时间曲线 Ｆｉｇ. ５ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｖｏｌｔａｇｅ￣ｔｉｍｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ １＃ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔｔｅｒｙ 图 ６ 为同等条件下传统热电池的放电电压与时 间曲线。 从图 ６ 中可以看出该热电池在放电过程中 峰值电压达到 ４. ９４ Ｖ,工作时间达到 ５. ０ ｓ,激活时 间为 ０. １３８ ｓ。 与 １＃热电池相比,其峰值电压、工作 时间、激活时间均处于劣势。 以上试验表明,用 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜作为热电池的加热剂材料 这一方案可行,且其电性能较传统热电池更为优越。 图 ６ 传统热电池放电电压￣时间曲线 Ｆｉｇ. ６ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｖｏｌｔａｇｅ￣ｔｉｍｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔｔｅｒｙ 图 ７ 为 ２＃热电池在常温下激活,输出电流为 ５Ａ、恒流,输出电流密度为 ３. ０３ Ａ/ ｃｍ２时的放电电 压与时间曲线,从图 ７ 中可以看出,该热电池在放电 过程中峰值电压达到５. １１ Ｖ,工作时间达到１２. ６ ｓ, 激活时间为 ０. ０８２ ｓ,电压输出曲线平稳,整体工作 图 ７ ２＃热电池放电电压￣时间曲线 Ｆｉｇ. ７ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｖｏｌｔａｇｅ￣ｔｉｍｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ２＃ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔｔｅｒｙ 􀅰０２􀅰 爆 破 器 材 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ 第 ４４ 卷第 ５ 期 情况良好。 与 １＃热电池相比,激活时间、峰值电压 无较大变化,但工作时间显著增长,这是由于加装末 端加热装置后,热电池内部热损失减少,温度长时间 保持在热电池电解质工作所需温度,从而促使热电 池工作时间加长。 图 ８ 为带有末端加热的传统热电池在同等条件 下放电电压与时间曲线。 从图 ８ 中可以看出,该热 电池在放电过程中峰值电压达到 ４. ９８ Ｖ,工作时间 达到 １３. ０ ｓ,激活时间为 ０. １２８ ｓ,与 ２＃热电池图 ７相比,工作时间基本相等,但峰值电压、激活时间 明显偏低；与普通传统热电池图 ６相比,带有末端 加热的传统热电池的工作时间显著增加,激活时间 及峰值电压也有小幅提升。 以上试验表明,在同等 条件下,末端加热能有效减少热电池的热损失,对提 升热电池电性能具有积极的促进作用,基于 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜的热电池在电性能上优越于传 统热电池。 图 ８ 带有末端加热的传统热电池 放电电压￣时间曲线 Ｆｉｇ. ８ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｖｏｌｔａｇｅ￣ｔｉｍｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔｔｅｒｙ ｗｉｔｈ ｅｎｄ￣ｈｅａｔｉｎｇ 图 ９ 为 ３＃热电池在常温下激活,输出电流密度 为 １. ００ Ａ/ ｃｍ２时的放电电压与时间曲线。 放电过 程中峰值电压达到５. ７１ Ｖ,工作时间达到３１. ０ ｓ,激 活时间为 ０. ０５９ ｓ。 图 １０ 为 ４＃热电池在常温下激 活,输出电流密度为 ２. ００ Ａ/ ｃｍ２时的放电电压与时 图 ９ ３＃热电池放电电压￣时间曲线 Ｆｉｇ. ９ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｖｏｌｔａｇｅ￣ｔｉｍｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ３＃ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔｔｅｒｙ 图 １０ ４＃热电池放电电压￣时间曲线 Ｆｉｇ. １０ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｖｏｌｔａｇｅ￣ｔｉｍｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ４＃ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔｔｅｒｙ 间曲线。 放电过程中峰值电压达到 ５. ４８ Ｖ,工作时 间达到 ２０. ０ ｓ,激活时间为 ０. ０６０ ｓ。 以上试验结果 表明,基于 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜的热电池能 够在低输出电流密度下正常工作,且其激活时间与 输出电流密度成正比,工作时间和峰值电压与输出 电流密度成反比。 ３ 结论 １采用 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜作为热电池 中的加热剂材料,效果良好,当输出电流为 ５ Ａ、恒 流,输出电流密度为 ３. ０３ Ａ/ ｃｍ２时,与传统热电池 相比,峰值电压由 ４. ９４ Ｖ 提高至 ５. １０ Ｖ,激活时间 由 ０. １３８ ｓ 加快至 ０. ０７５ ｓ,工作时间由 ５. ０ ｓ 延长 至 ６. ８ ｓ,性能显著提升。 ２末端加热能有效减少热电池的热损失,增强 热电池工作性能。 当输出电流为 ５ Ａ、恒流,输出电 流密度为 ３. ０３ Ａ/ ｃｍ２时,传统热电池放电峰值电压 为 ４. ９８ Ｖ,激活时间为０. １２８ ｓ,工作时间１３. ０ ｓ；基 于 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜的热电池放电峰值电 压为 ５. １１ Ｖ,激活时间为 ０. ０８２ ｓ,工作时间为 １２. ６ ｓ,性能均显著提升。 ３基于 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜的热电池能 够在不同的低输出电流密度下工作,当输出电流为 １. ６５ Ａ、恒流,输出电流密度为 １. ００ Ａ/ ｃｍ２时,放电 峰值电压为 ５. ７１ Ｖ,激活时间为 ０. ０５９ ｓ,工作时间 为３１. ０ ｓ；当输出电流为３. ３ Ａ、恒流,输出电流密度 为 ２. ００ Ａ/ ｃｍ２时,放电峰值电压为 ５. ４８ Ｖ,激活时 间为 ０. ０６０ ｓ,工作时间为 ２０. ０ ｓ。 通过对比数据分 析,在热电池正常工作情况下,激活时间与输出电流 密度成正比,工作时间和峰值电压与输出电流密度 成反比。 参 考 文 献 [１] 谭俊,杨红军,郭文才. 纳米多层复合镀层的制备及其 应用研究[Ｊ]. 材料导报,２００５,１９增刊 ２１９１￣１９６. Ｔａｎ Ｊｕｎ,Ｙａｎｇ Ｈｏｎｇｊｕｎ,Ｇｕｏ Ｗｅｎｃａｉ. Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ａｐｐｌｉｃａ￣ ｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏ￣ｍｕｔｉｌａｙｅｒ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ 􀅰１２􀅰２０１５ 年 １０ 月 Ａｌ/ Ｎｉ 自支撑纳米含能薄膜制备及在热电池中的应用 程 龙,等 ｃｏａｔｉｎｇ[Ｊ]. Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ,２００５,１９ｓｕｐｐｌ ２１９１￣ １９６. [２] Ｑｉｕ Ｘｉａｏｔｕｎ,Ｚｈｕ Ｊｉｅ,Ｏｉｌｅｒ Ｊ,ｅｔ ａｌ. Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｐａｒｙｌｅｎｅ￣Ｃ ｂｏｎｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｆｏｉｌｓ[Ｊ]. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓ￣ ｉｃｓ ＤＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ,２００９,４２ １８１８５４１１￣１８５４１６ ６. [３] Ａｄａｍｓ Ｄ Ｐ, Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ Ｍ Ａ, ＭｃＤｏｎａｌｄ Ｊ Ｐ, ｅｔ ａｌ. Ｒｅ￣ ａｃｔｉｖｅ Ｎｉ/ Ｔｉ ｎａｎｏｌａｍｉｎａｔｅｓ [ Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ, ２００９, １０６９０９３５０５. [４] Ｓｗｉｓｔｏｎ Ａ Ｊ, Ｈｕｆｎａｇｅｌ Ｔ Ｃ, Ｗｅｉｈｓ Ｔ Ｐ. Ｊｏｉｎｉｎｇ ｂｕｌｋ ｍｅ￣ ｔａｌｌｉｃ ｇｌａｓｓ ｕｓｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｆｏｉｌｓ[Ｊ]. Ｓｃｒｉｐｔａ Ｍａ￣ ｔｅｒｉａｌｉａ, ２００３, ４８１２１５７５￣１５８０. [５] Ｂａｒｂｅｅ Ｊｒ Ｔ Ｗ, Ｗｅｉｈｓ Ｔ Ｐ. Ｉｇｎｉｔａｂｌｅ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｓｔｒａｔ￣ ｉｆｉｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｅｘｏｔｈｅｒ￣ ｍｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ａｌｏｎｇ ａｎ ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｗａｖｅｆｒｏｎｔ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍａｋｉｎｇ ｓａｍｅＵＳ,５５３８７９５[Ｐ]. １９９６￣０７￣２３. [６] Ｍａｎｎ Ａ Ｂ, Ｇａｖｅｎｓ Ａ Ｊ, Ｒｅｉｓｓ Ｍ Ｅ, ｅｔ ａｌ. Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃ ｒｅａｃ￣ ｔｉｏｎｓ ｉｎ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｆｏｉｌｓ[Ｊ]. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ, １９９７, ８２３ １１７８￣１１８８. [７] Ｇａｖｅｎｓ Ａ Ｊ,Ｖａｎ Ｈｅｅｒｄｅｎ Ｄ, Ｍａｎｎ Ａ Ｂ, ｅｔ ａｌ. Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｉｘｉｎｇ ｏｎ ｓｅｌｆ￣ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ ｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｉｎ Ａｌ/ Ｎｉ ｎａｎｏｌａｍｉｎａｔｅｆｏｉｌｓ[Ｊ]. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ, １９９９, ８７３ １２５５￣１２６３. [８] 陆瑞生,刘效疆. 热电池[Ｍ]. 北京国防工业出版社, ２００５. [９] 王传东. 热电池发展综述[Ｊ]. 电源技术,２０１３,１３７ １１２０７７￣２０７９. Ｗａｎｇ Ｃｈｕａｎｄｏｎｇ. Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔｔｅｒｙ[Ｊ]. Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ,２０１３,１３７１１２０７７￣ ２０７９. [１０] 刘胜洋,高虹,孙丽娜. 热电池电极材料的研究现状 及展望[Ｊ]. 节能,２０１０１１１７￣２０. Ｌｉｕ Ｓｈｅｎｇｙａｎｇ, Ｇａｏ Ｈｏｎｇ, Ｓｕｎ Ｌｉｎａ. Ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔ￣ ｔｅｒｙ[Ｊ]. Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ, ２０１０１１１７￣２０. [１１] Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｓ Ｈ, Ｇｒｕｂｅｌｉｃｈ Ｍ Ｃ. Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅｒｍｉｔｅｓ, ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｓ, ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ ｍｅｔａｌｓ[Ｃ] / / Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ２４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉａｎａｌ Ｐｙｒｏｔｅｃｈｎｉｃｓ Ｓｅｍｉｎａｒ. Ｍｏｎｔｅｒｅｙ, ＣＡ, １９９８. Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌ/ Ｎｉ Ｓｅｌｆ-ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ Ｎａｎｏｆｉｌｍｓ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｂａｔｔｅｒｙ ＣＨＥＮＧ Ｌｏｎｇ①, ＬＩ Ｊｉｅ①, ＧＵＡＮ Ｚｈｅｎ①, ＹＵ Ｆｕｓｈａｎ②, ＺＨＵ Ｐｅｎｇ①, ＹＥ Ｙｉｎｇｈｕａ①,ＬＩ Ｙｏｎｇｊｉａｎ③ ①Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ, Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ, ２１００９４ ②Ｘｉ􀆳ａｎ Ｑｉｎｇｈｕａ Ｃｏｍｐａｎｙ, Ｎｏｒｔｈ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ. , Ｌｔｄ. Ｓｈａａｎｘｉ Ｘｉ􀆳ａｎ,７１００２５ ③Ｓｈａｎｘｉ Ｊｉａｎｇｙａｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ. ,Ｌｔｄ. Ｓｈａｎｘｉ Ｊｉａｎｇｙａｎｇ,０３００４３ [ＡＢＳＴＲＡＣＴ] Ｔｈｅ Ａｌ/ Ｎｉ ｓｅｌｆ￣ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ ｎａｎｏｆｉｌｍｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｖａｃｕｕｍ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔｔｅｒｙ ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ｈｅａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ. Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ａｌ/ Ｎｉ ｓｅｌｆ￣ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ ｎａｎｏｆｉｌｍｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃａｎ ｉｍ￣ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔｔｅｒｙ, ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｌｏｓｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｎｄ￣ｈｅａｔｉｎｇ. Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ, ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ, ｗｈｉｌｅ ｉｓ ｉｎｖｅｒｓｅｌｙ ｐｒｏ￣ ｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｔｏ ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｐｅａｋ ｖｏｌｔａｇｅ. [ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ] Ａｌ/ Ｎｉ ｓｅｌｆ￣ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ ｎａｎｏｆｉｌｍｓ； ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｔｔｅｒｙ； ｈｅａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ； ｅｎｄ￣ｈｅａｔｉｎｇ 􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒 􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒 􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒 􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀦒 􀦒 􀦒 􀦒 声 明 １、本刊对发表的文章拥有出版电子版、网络版版权,并拥有与其他网站交换信息的权利。 本刊支付的稿酬已 包含以上费用。 ２、本刊文章版权所有,未经书面许可,不得以任何形式转载。 爆破器材编辑部 􀅰２２􀅰 爆 破 器 材 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ 第 ４４ 卷第 ５ 期