反应多层膜系一种新型纳米含能材料。一般地，反应多层膜由两种或多种可相互发生放热反应的材料通过物理沉积法交替沉积在基底上形成。纳米反应多层膜在较低的能量刺激下可以发生放热反应，产生的热可以使反应区以特定的速度自持传播。目前，反应多层膜已经被用于焊接和高温自蔓延合成等领域。同时，这种材料还可用于激发次级反应，在火工品等行业有潜在的应用价值。　　本研究采用磁控溅射法制备了Al/Ti反应多层膜。多层膜中铝和钛的每一单层厚度控制为10nm到240 nm不等，多层膜的总厚度在7μm到17μm之间。扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析表明多层膜具有层状结构，且主要成分为铝和钛。　　通过差热分析和X射线衍射研究了磁控溅射制备的Al/Ti多层膜的反应机理。结果表明反应包含两个阶段，第一阶段反应发生在440℃～550℃之间，对应于TiAl3相的形成;第二阶段反应发生在650℃～700℃之间，对应于生成AlTi相。此外，在第一个阶段的反应，钛原子扩散到铝中形成TiAl3相直至铝完全反应。　　多层膜中反应区的传播速度是表征多层膜性能的一个主要特征参数。试验和理论研究表明传播速度主要与多层膜的每一单层厚度有关。现有的理论模型假设多层膜的各组分单层厚度相等，而实际上，多数多层膜系统不满足此条件。因此，本论文将其扩展至可以计算单层厚度不等的多层膜中反应区的传播速度。采用扩展模型计算了Al/Ni，Al/Ti多层膜中反应区的传播速度，计算结果与试验结果较之现有的模型吻合更好。　　采用高速摄影法测得了磁控溅射法制备的Al/Ti多层膜中反应区的传播速度，采用扩展模型进行了理论计算。结果表明存在一个临界厚度，临界厚度约为25 nm。当单层厚度小于临界厚度时，传播速度随单层厚度增大而增大，在此区域，燃烧过程为反应控制。当单层厚度达与临界厚度时，传播速度随单层厚度增大而减小，在此区域，燃烧过程可以认为是扩散控制。　　设计了一种基于Al/Ti反应多层膜的新型点火元件。此点火元件主要由以下几部分组成:陶瓷或玻璃电极塞，一个加热层，一个绝缘层以及含能层。发火试验表明这种新型点火元件的点火性能相当于甚至优于基于Ti/B反应多层膜的点火元件。此外，加热层的电阻应该在2Ω左右。要获得2Ω的电阻，钛电阻膜的沉积时间约为8小时。