本發(fā)明涉及火工品技術(shù)，具體涉及一種無需外部供電的自驅(qū)動點(diǎn)火裝置及其制備方法。

背景技術(shù)：
火工品是一類換能裝置，用于將機(jī)械和電等外部刺激轉(zhuǎn)化為熱或其他的能量輸出形式。目前火工品產(chǎn)品大多為電火工品，其特點(diǎn)是將外部的電能轉(zhuǎn)化為熱能，或形成高溫等離子體能量輸出形式，使始發(fā)藥劑燃燒。這類火工品發(fā)生作用時需依賴外部能量輸入，通常需要配備電容，電池等儲能器件，還需要配備控制開關(guān)管等輔助器件，因此驅(qū)動電路復(fù)雜，作用可靠性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種無需外部驅(qū)動電路和儲能器件的自驅(qū)動點(diǎn)火裝置及其制備方法。本發(fā)明的一個目的在于提出一種無需外部供電的自驅(qū)動點(diǎn)火裝置。本發(fā)明的無需外部供電的自驅(qū)動點(diǎn)火裝置，用于碰炸作用的平臺，包括：點(diǎn)火裝置外殼、駐極體電極、始發(fā)火工藥劑、發(fā)火尖端和限位裝置；其中，點(diǎn)火裝置外殼采用絕緣材料，駐極體電極、始發(fā)火工藥劑、發(fā)火尖端和限位裝置安裝在點(diǎn)火裝置外殼內(nèi)；駐極體電極包括駐極體陽極和駐極體陰極，二者分別設(shè)置在點(diǎn)火裝置外殼內(nèi)相對的兩側(cè)，其中的一塊駐極體電極固定，另一塊駐極體電極通過限位裝置限位在點(diǎn)火裝置內(nèi)；駐極體陽極包括陽極駐極體薄層和陽極導(dǎo)電薄膜，駐極體陰極包括陰極駐極體薄層和陰極導(dǎo)電薄膜；陽極導(dǎo)電薄膜和陰極導(dǎo)電薄膜分別覆蓋在陽極駐極體薄層和陰極駐極體薄層上，陽極導(dǎo)電薄膜和陰極導(dǎo)電薄膜相對；陽極駐極體薄層和陰極駐極體薄層相背，二者分別充有正電荷和負(fù)電荷；由于電荷感應(yīng)，陽極導(dǎo)電薄膜和陰極導(dǎo)電薄膜相對的表面分別產(chǎn)生正電荷和負(fù)電荷，形成靜電場；兩個導(dǎo)電薄膜的相對的表面分別設(shè)置有始發(fā)火工藥劑和發(fā)火尖端；當(dāng)點(diǎn)火裝置沿軸向的受力超過限位裝置的過載力閾值時，限位裝置釋放所限定的駐極體電極，被釋放的駐極體電極在靜電場的作用下向固定的駐極體電極移動，當(dāng)發(fā)火尖端與始發(fā)火工藥劑靠近時，發(fā)火尖端與相對的駐極體電極間發(fā)生強(qiáng)烈的電荷轉(zhuǎn)移，形成電火花放電，點(diǎn)燃或起爆始發(fā)火工藥劑，完成換能，實(shí)現(xiàn)藥劑的輸出。陽極駐極體薄層或陰極駐極體薄層是一層駐極體材料，駐極體是一類可以長期存儲電荷的電介質(zhì)材料，可以是聚苯乙烯PS、聚丙烯PP、聚乙烯PE、四氟乙烯TFE、六氟丙烯HFP、聚四氟乙烯PTFE、聚對二甲苯parylene、聚酰亞胺Kapton、聚二甲基硅氧烷PDMS和尼龍等有機(jī)電介質(zhì)，也可以是二氧化硅等無機(jī)電介質(zhì)。駐極體陽極和駐極體陰極的形狀尺寸，均可根據(jù)應(yīng)用和實(shí)際需要進(jìn)行制備。限位裝置采用脆性材料，與一塊駐極體電極固連，當(dāng)點(diǎn)火裝置受到的沿軸線的外力超過過載力閾值時，限位裝置破碎，被限定的駐極體電極被釋放，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。本發(fā)明的自驅(qū)動點(diǎn)火裝置是設(shè)置在碰炸作用的平臺上的，碰炸作用的平臺包括碰炸引信，當(dāng)碰炸引信命中目標(biāo)時，其獲得巨大的瞬時慣性力，沿軸向的受力超過限位裝置的過載力閾值，限位裝置在該力作用下破碎，從而釋放所限位的駐極體電極。過載力閾值根據(jù)實(shí)際需要預(yù)先設(shè)定，并根據(jù)過載力閾值選擇限位裝置的材料和尺寸。進(jìn)一步，本發(fā)明還包括推力提供裝置，推力提供裝置設(shè)置在被限位裝置限定的駐極體電極與點(diǎn)火裝置外殼之間，當(dāng)限位裝置被釋放時，推力提供裝置推動駐極體電極向駐極體陽極運(yùn)動，以確保點(diǎn)火成功。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種無需外部供電的自驅(qū)動點(diǎn)火裝置的制備方法。本發(fā)明的無需外部供電的自驅(qū)動點(diǎn)火裝置的制備方法，包括以下步驟：1)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定過載力閾值，并根據(jù)過載力閾值選擇限位裝置的材料和尺寸；2)選取并制備駐極體電極：根據(jù)實(shí)際需要確定駐極體薄層的尺寸和形狀，在駐極體薄層的一個表面上通過粘結(jié)或沉積等工藝制備導(dǎo)電薄膜，形成駐極體電極，制備兩塊這樣的駐極體電極；3)制備發(fā)火尖端：在制備好的一塊駐極體電極的導(dǎo)電薄膜的表面通過擠壓或焊接的方式形成發(fā)火尖端；4)駐極體電極充電：將一塊駐極體電極的駐極體薄層充負(fù)電荷，形成駐極體陰極，另一塊充正電荷，形成駐極體陽極；5)始發(fā)火工藥劑和限位裝置的制備：在沒有形成發(fā)火尖端的駐極體電極的導(dǎo)電薄膜的表面制備始發(fā)火工藥劑，在一塊駐極體電極的駐極體薄層的表面設(shè)置限位裝置；6)封裝：將沒有設(shè)置限位裝置的駐極體電極固定在點(diǎn)火裝置外殼內(nèi)的一側(cè)，另一塊駐極體電極通過限位裝置安裝在點(diǎn)火裝置外殼內(nèi)相對的另一側(cè)，兩個駐極體電極的導(dǎo)電薄膜相對，完成自驅(qū)動點(diǎn)火裝置的制備。其中，在步驟2)中，駐極體薄層采用有機(jī)電介質(zhì)或者無機(jī)電介質(zhì)；有機(jī)電介質(zhì)以薄膜的形式制備在襯底上形成駐極體薄層，或者有機(jī)電介質(zhì)制備成獨(dú)立的薄膜形成駐極體薄層；無機(jī)電介質(zhì)以薄膜形式制備在襯底上形成駐極體薄層。在步驟4)中，充電方法采用電暈充電，或者紫外線充電，或者α射線、β射線、γ射線的充電手段；充電時施加的偏置電壓絕對值超過300伏。在步驟5)中，在導(dǎo)電薄膜上制備始發(fā)火工藥劑，采用藥劑涂抹工藝，或者采用原位制備裝藥工藝。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明采用相對的兩個駐極體電極，一塊固定另一塊通過限位裝置限定在點(diǎn)火裝置外殼內(nèi)，在相對的表面分別具有正電荷和負(fù)電荷，形成電場，并且在相對的表面分別設(shè)置始發(fā)火工藥劑和發(fā)火尖端；當(dāng)點(diǎn)火裝置沿軸向的受力超過限位裝置的過載力閾值時，限位裝置釋放所限定的駐極體電極，向另一塊駐極體電極靠近，發(fā)火尖端與另一塊駐極體電極間發(fā)生強(qiáng)烈的電荷轉(zhuǎn)移，形成電火花放電，點(diǎn)燃或起爆始發(fā)火工藥劑，實(shí)現(xiàn)藥劑的輸出；本發(fā)明利用帶異性電荷的駐極體實(shí)現(xiàn)不依賴外部能量的換能輸出，具有自驅(qū)動特性，可顯著降低火工品配套器件的體積和功耗。附圖說明圖1為本發(fā)明的無需外部供電的自驅(qū)動點(diǎn)火裝置的實(shí)施例一的示意圖，其中，(a)為不點(diǎn)火時的狀態(tài)，(b)為點(diǎn)火時的狀態(tài)；圖2為本發(fā)明的無需外部供電的自驅(qū)動點(diǎn)火裝置的實(shí)施例二的示意圖，其中，(a)為不點(diǎn)火時的狀態(tài)，(b)為點(diǎn)火時的狀態(tài)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例一如圖1所示，本實(shí)施例的無需外部供電的自驅(qū)動點(diǎn)火裝置包括：點(diǎn)火裝置外殼1、陽極駐極體薄層2、陽極導(dǎo)電薄膜3、陰極駐極體薄層7、陰極導(dǎo)電薄膜6、始發(fā)火工藥劑4、發(fā)火尖端5和限位裝置8；其中，點(diǎn)火裝置外殼1采用絕緣材料；駐極體陽極設(shè)置在點(diǎn)火裝置外殼內(nèi)的頂部，駐極體陰極設(shè)置在點(diǎn)火裝置內(nèi)的底部，在駐極體陰極與點(diǎn)火裝置之間設(shè)置限位裝置8；陽極駐極體薄層2和陰極駐極體薄層7相背，分別充有正電荷和負(fù)電荷，表面分別覆蓋陽極導(dǎo)電薄膜3和陰極導(dǎo)電薄膜6；陽極導(dǎo)電薄膜3和陰極導(dǎo)電薄膜6相對，二者相對的表面分別充有正電荷和負(fù)電荷，形成靜電場；在陽極駐極體薄層的表面設(shè)置有始發(fā)火工藥劑4；在陰極駐極體薄層的表面設(shè)置有發(fā)火尖端5；當(dāng)點(diǎn)火裝置沒有收到外力或者外力小于過載力閾值時，限制駐極體陰極的位置使其不能移動，如(a)所示；當(dāng)點(diǎn)火裝置沿軸向的受力超過限位裝置的過載力閾值時，限位裝置釋放駐極體陰極，駐極體陰極在靜電場的作用下向駐極體陽極移動，當(dāng)駐極體陰極的發(fā)火尖端與駐極體陽極上的始發(fā)火工藥劑靠近時，駐極體陰極上的發(fā)火尖端與駐極體陽極間發(fā)生強(qiáng)烈的電荷轉(zhuǎn)移，形成電火花放電，如(b)所示。實(shí)施例二如圖2所示，在本實(shí)施例中，在駐極體陰極與點(diǎn)火裝置外殼之間設(shè)置推力提供裝置9，推力提供裝置采用彈簧，在駐極體陰極與點(diǎn)火裝置外殼之間對稱地設(shè)置多個彈簧，其他同實(shí)施例一。當(dāng)點(diǎn)火裝置沒有收到外力或者外力小于過載力閾值時，限制駐極體陰極的位置使其不能移動，如(a)所示；當(dāng)點(diǎn)火裝置沿軸向的受力超過限位裝置的過載力閾值時，限位裝置釋放駐極體陰極，駐極體陰極在靜電場的作用下向駐極體陽極移動，同時推力提供轉(zhuǎn)置9進(jìn)一步提供外力推動駐極體陰極向駐極體陽極移動，當(dāng)駐極體陰極的發(fā)火尖端與駐極體陽極上的始發(fā)火工藥劑靠近時，駐極體陰極上的發(fā)火尖端與駐極體陽極間發(fā)生強(qiáng)烈的電荷轉(zhuǎn)移，形成電火花放電，如(b)所示。最后需要注意的是，公布實(shí)施例的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。