国外研究现状1990年，D.A. Benson等人[1]通过在半导体桥上镀钨/硅（W/Si）薄层（膜厚0.28μm），制成了一种新的单层金属复合半导体桥，钨层和多晶硅膜共同作为发火元件。其结构如图1.1所示，68582

图1.1  钨半导体桥结构示意图

1—基底，2—二氧化硅，3—多晶硅，4—钨，5—焊接区

当电流加载到半导体桥上时，由于钨层具有较好的导电性，因此电流主要从钨层经过，并发生热累积，钨层受热电阻变大，硅层受到来自钨层的热传导，升温电阻变小，这导致流经钨层的电流减小，流经硅层的电流增加，最后硅层爆发气化成等离子体并作用于钨层产生固体粒子，从而点燃药剂。

该钨/硅（W/Si）复合半导体桥由于硅的蒸发温度（2628K）低于金属钨的熔化温度（3695 K），硅气化产生的等离子体时，钨层仍为固态，影响钨半导体桥的点火能力。 

2009年，法国LAAS实验室的M.Petrantoni等人分别采用电镀和热蒸发的方法制备了Al/CuO复合薄膜含能材料，并对CuO纳米线生长的临界Cu膜厚度等问题进行了讨论[2]。2010年，该实验室还发表的一篇有关此类的文章，介绍了微米尺度和纳米尺度Al/CuO复合薄膜的化学反应性能的差异[3]，指出纳米尺度Al/CuO复合薄膜，所有反应能量在Al熔点前释放；微米尺度Al/CuO复合薄膜，至少有2 / 3的反应是在较高的温度下释放能量。论文网

美国中弗罗里达大学的Navid Amini-Manesh等人测定了Al／CuO复合薄膜的自传播反应火焰速度，并对基底材料及厚度对反应的影响进行了研究，并根据实验结果，建立了相关模型[4-5]。

2007年，W C．Pfinse[6]等人对SCB换能元进行了恒流测试，总结得到：SCB的作用过程一般可以描述为固态→液态→等离子体，并认为电阻率可以用桥两端的电压、电流和桥的尺寸来评估，SCB爆炸产生的光信号能很好的反映桥的作用过程；之后又进行了短脉冲、非破坏性试验，说明在硅熔化之前，桥区的变化是可逆的；最后，对SCB进行人体静电放电试验，试验条件为：放电电容500pF、串联电阻500Ω、放电电压25kV,样品为电阻约1Ω的SCB，得到：在此条件下SCB储存在桥内的能量仅为0．3mJ,远小于半导体桥的点火能量(2.2-3.2mJ)，且SCB熔化所需能量跟脉冲形状无关。

Roland Mueller-Fiedler等人[7]在2004年发明了一种金属/氧化物复合点火桥，其结构如图1.2所示，该结构包括一基板，一个电阻层（钯或镍，100 ~ 150nm），绝缘层（SiO2和CuO，50 ~ 100nm），金属层（Zr或Hf，0.5 ~ 1μm），氧化层（CuO或Fe2O3，1～2μm），导电区（300～500μm），和增加阻抗层附着力的粘接层等。

图1.2  金属/氧化物复合点火桥结构示意图

1—基底，2—粘接层，3—阻抗层，4—导电区，5—绝缘层，6—金属层，7—氧化物层

当桥区通过电流，阻抗层的电阻产生热量，上传到金属层和氧化层，发生热反应和能量的释放。通电电流为5A时，该桥区可在10μs的时间内升温到3000℃。

由于增加了可反应物质，该桥靠发生铝热反应放出的大量热量以及产生的高温产物使药剂发火，即使桥与药剂之间的距离增加到3mm情况下，药剂依然能可靠发火。但该设计是靠阻抗层的高电阻通电流时升温来引发铝热反应，所以该点火桥的发火时间较长。

2  国内研究现状

2007年，Kaili Zhang[8-10]等人在纳机电系统(NEMS)的基础上，制备了CuO纳米线(晶须)，并在其表面通过热蒸发沉积金属Al膜，从而获得了具有大接触面积的Al／CuO复合纳米线；2009年，该课题组又在硅基底上制备了蜂窝状和片层状的Al/NiO纳米含能材料。为了鉴定这两种薄膜的发火状况，他们通过薄膜点火器进行了点火试验，结果证明了这两种材料都具有良好的发火效果。