静电放电ESD引发的含能材料系统事故.docx

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1、安全技术静电放电(ESD)引发的含能材料系统事故 静电放电(ESD)引发的含能材料系统事故从过去到现在，从国内到国外从未断绝，这一重大危害身心健康未能彻底消退和未能做到牢靠预防的缘由许多，归结起来有两大类缘由，一类是对静电的本质(静电的产生，放电过程和放电条件)的熟悉不够清晰;另一类是对含能材料系统的静电放电危急性评估还没有建立起牢靠的方法。前一类缘由会影响有效地消退静电的产生;后一类缘由造成时可能产生的静电和放电不能做出准确的危急性评估，从而不能预先实行有效措施防患于未然。 本文简要介绍在1993年7月召开的第10届国际爆轰会议上，美国海军空战中心武器部报道的有关ESD对含所材料系统的危害讨

2、论。 1 有关静电本质的基本概念。 1.1 造成静电放电危急的静电荷产生方式 1.1.1磨擦起电 当一个非导体表面和另一个非导体表面首先接触，而后分开时，便会产生静电荷。 1.1.2极化起电 物质在电场的作用下，可以产生静电荷。 1.1.3热离子放射起电 当提高物质的温度时会产生电子放射。(风险管理世界-.RiskMW.com) 1.1.4机构断裂起电 固体材料被拉伸、拉断或在其它机械力的作用下，会造成化学键的断裂而产生电荷。 1.1.5冷冻起电 在冷冻过程中，在物质内部会产生电位差，从而产生静电荷。 1.2 电表放电过程 当装填有含能材料的弹药或推动系统携带的静电荷到达击穿电位时，既构成发生

3、静电放电的危急。放电过程一般伴有电荷载体的消失，电荷载体可以造成含能材料阻抗的降低，引起一急速增大的电流，并消失弧光和形成放电通道，在狭窄的放电通道中发生压力和温度的剧升，并引发点火和爆燃。 2 静电放电危急性评估 以往对含能材料系统的ESD危急性评估多是从组成系统的含能材料的物理化学性质及其感度着手，而对整体系统的激励因素和系统的响应特性，因其简单多变而缺乏讨论，因此不能对ESD给整体系统造成的危急做出客观的评估。 为了对含能材料整体系统的危急性做出客观的评估，在一项讨论方案(TTCPWAG11)中提出了含能材料整体系统ESD感度的概念，并制定了静电放电对整体系统危急性评估的技术规程。技术规

4、程规定从四个方面进行评估，包括系统的激励因素评估，含能材料性质评估，含能材料感度评估和系统(对激励)响应特性评估。关于各项评估的技术内容分述于下： 2.1 系统的激励因素 讨论各种相对运动(磨擦、分别、热循环、机械压缩和拉伸)所造成的材料中的电荷分别，还要讨论电荷产生的部位和可能的放电通道。电荷可能从外部带电体(如人体)传送到含能材料上，也可能产生于磨擦与热循环引起含能材料向外负载放电。还需要评估其它影响电荷传输到含能材料上的因素，如壳体的绝缘性质，放电时间常数的大小，介质击穿的不同机制等。 2.2 对系统材料性质的评估 需要讨论五个方面材料的性质：(1)含能材料;(2)壳体材料和衬料;(3)

5、含能材料的界面;(4)壳体和衬料的界面;(5)材料的成份和环境效应。 2.3 含能材料的感度 2.3.1含能材料对不同放电时间和不同放电频率的感度，对短时间间隔的脉冲放电比对低频(直流)放电表现钝感。 2.3.2体电阻率的影响 假如含能材料的体电阻率较低，肯定量的静电荷简单分布到含能材料的整体中，可以避开通过一个狭窄的通道放电。 2.3.3最小点火能量 当在含能材料内部发生介质击穿时，往往会伴有化学反应发生。此化学反应持续进行的条件是放电通道的体积要大于某个临界值。临界体积含能材料放出的化学反应恰等于未反应的含能材料发散到环境中的能量。临界体积的含能材料的化学反映能就是系统的最小点火能量。 2.3.4最大能量值 放电通道所产生的能量存在一个最大能量值，超过了这个最大能量值，后继的点火不会发生，只会在含能材料的内部形成一个空洞。 2.4 系统对ESD的响应强度 假如含能材料是一种起爆药，对ESD的响应可以是爆轰。除起爆药以外的含能材料，对ESD的响应只会是爆燃，但在某些条件下可以发生从爆燃到爆轰的转变。可能导致爆燃转爆轰的因素包括：含能材料的组成，含能材料的加工和使用的历史过程，装药尺寸和环境因素等。 以上只是介绍了TTCPWAG11讨论方案中对完成含能材料系统ESD危急性评估的技术要求，关于评估过程中所需要的试验数据和规定的试验方法有待另文介绍。 第 3 页 共 3 页