随着武器系统的小型化,火工品的微型化带来了电火工品输出能量下降、抗静电能力减弱的问题,从而导致可靠性和安全性的下降,研究兼顾火工品安全性与可靠性的新型换能元材料具有重要的研究意义。本文以碳材料为研究对象,设计、制作了以碳膜作为换能元的电火工品以及“桥-药”一体火工品,并对其点火性能和作用机理做了较为系统的研究。主要工作如下:（1）从材料特性的角度提出了将高熔点碳材料作为换能元的设计思想,利用ANSYS Thermal-Electric模块对碳膜桥桥区的脉冲作用过程进行了电热仿真,并与SCB进行了对比,从理论上分析其作为换能元材料的特点。（2）利用高温热解、喷涂和常压化学气相沉积的方法制备了碳膜换能元,其中采用常压化学气相沉积方法,以正己烷为碳源制备的碳膜平整致密、与基底结合力强,且电阻率适中且可调,具有作为电火工品换能元的潜力。研究了化学气相沉积中沉积温度、沉积时间、载气流量和碳源温度对碳膜结构及电阻率的影响。通过多元线性回归拟合、偏最小二乘回归拟合建立了碳膜ID/IG、sp2含量等参数与其电阻率之间的关系式。（3）对碳膜桥的点火特性和安全性进行了研究,由于碳膜的相变温度较高,在点火过程中作用时间较长,表现出碳膜桥点火能力较好,能够点着常规桥无法点着的药剂如叠氮化钠、n-Al/Cu SO4·5H2O等。同时,碳膜桥点火电压/电流区间窄,脚-脚间静电耐受30 k V以上,低温下点火感度不降低。（4）研究了碳膜桥的电热作用过程,讨论了电容、放电电压、药剂对碳膜桥放电过程的影响。结果表明碳膜桥在小能量作用下,呈现电阻特性,为电热机理;在大能量作用下,碳膜桥电流曲线会出现二次峰,为电爆机理。此外,Raman分析结果证实碳膜在作用过程中会发生石墨化,且随着输入能量的增大,石墨化程度增高,该过程有利于碳膜桥的点火。（5）通过自组装的方式,将功能化碳纤维与纳米铝热剂含能复合物FCF/n-Al/n-Bi2O3组装为一体桥火工品,并研究了其自组装机理。Zeta电位及XPS数据证明了长程静电力及共价键作用是功能化碳纤维与铝热剂进行自组装的主要驱动力。将含有10%功能化碳纤维的FCF/n-Al/n-Bi2O3含能复合物作为雷管起爆药装药,在强约束下能起爆猛炸药;将FCF/n-Al/n-Bi2O3含能复合物制作成陶瓷塞点火器,可在脉冲放电条件下点火,能够可靠点着并起爆8#工业雷管。（6）将碳纤维与起爆药物理混合制备了新型导电药,其制备工艺、感度特性和点火性能均优于传统导电药。将该导电药制作成陶瓷塞点火器,研究了压药压力、碳纤维含量、药剂和极距对点火器点火特性的影响。碳纤维的加入能有效降低导电药及其点火器的静电感度,但同时也增加了机械感度。通过红外热成像和电流电压曲线对碳纤维导电药的作用机理做了初步的推测。将碳纤维导电药应用于8#工业雷管和M100独脚雷管中,能够可靠点火、起爆。