微納鋁、硼可燃劑的改性及其在含能材料中的應(yīng)用.pdf

1、含能材料的能量水平是武器系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。將微米、納米（微納）的鋁或硼等加入到含能材料中可以提高含能材料的能量水平和燃速。但是，微納鋁、硼在含能材料加工中不易分散均勻;其次，微納鋁、硼在制備、儲(chǔ)存、使用的過(guò)程中容易鈍化，活性降低。
　　 本文創(chuàng)新性的采用高壓靜電紡絲和靜電噴霧的方法，制備了復(fù)合含能材料的亞微米纖維和微米球形顆粒，從而提高它們?cè)诤懿牧现械姆稚⑿?，增加了燃速。針?duì)微納顆粒在自然貯存過(guò)程中容易鈍化的問(wèn)題，采用熱

2、分析TG-DSC(Thermogravimetry-Differential Scanning Calorimetry)方法研究了微納硼的氧化反應(yīng)機(jī)理。采用溶劑提純法和濕法球磨法對(duì)老化的微納硼進(jìn)行活化，提高了硼延期藥的燃速。
　　 首次采用靜電紡絲法制備了直徑為幾百納米、長(zhǎng)度大干500μm的NC(硝化棉)/Al-CuO和NC/Al-Cu(NO3)2含能纖維。對(duì)含能纖維的SEM、TEM、EDS等實(shí)驗(yàn)表明:納米Al、Al-CuO、A

3、l-Cu(NO3)2顆?？梢跃鶆虻胤稚⒃诶w維的內(nèi)部。采用高速攝影法測(cè)試了含能纖維的燃燒性能，研究發(fā)現(xiàn):NC、NC/Al、NC/Al-CuO的燃燒較完全，而NC/Al-Cu(NO3)2的燃燒不完全;NC的燃速為12.4cm/s，NC/Al的燃速小于NC的燃速，且隨著鋁含量的增加，燃速下降;Al-CuO含量為50％的NC/Al-CuO纖維織物的燃速為106cm/s，比純NC纖維的燃速提高了8.5倍。
　　 首次采用高壓靜電噴霧法制備

4、了直徑為幾微米到幾十微米的Al-CuO/NC復(fù)合顆粒。研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)NC含量為10％時(shí)，Al-CuO/NC復(fù)合顆粒的形貌最規(guī)整，粒徑分布較窄;納米Al、CuO和NC在復(fù)合顆粒中均勻分散;當(dāng)NC含量為1％～10％時(shí)，Al-CuO/NC復(fù)合顆粒中的孔隙逐漸減少，復(fù)合顆粒變得密實(shí);當(dāng)NC含量為13％，復(fù)合顆粒之間出現(xiàn)纖維。采用燃燒壓力微元測(cè)試了團(tuán)聚顆粒的燃燒性能。研究發(fā)現(xiàn)，NC含量為3％的樣品具有最大的燃燒壓力增長(zhǎng)速率和最大的光強(qiáng)度，當(dāng)NC含量

5、大于3％，隨著NC含量增加，樣品的燃燒反應(yīng)減弱。
　　 采用熱分析TG-DSC方法研究了微納硼的氧化反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明:(1)硼的氧化反應(yīng)分為快反應(yīng)和慢反應(yīng)兩個(gè)階段。(2)采用Ozawa法計(jì)算了微納硼快反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參量，采用非線性擬合技術(shù)研究了快反應(yīng)的最佳反應(yīng)機(jī)理，微納硼的快反應(yīng)為一階反應(yīng)。(3)經(jīng)過(guò)自然貯存3個(gè)月的納米硼的有效含量下降了6.6％，氧化反應(yīng)初始溫度和峰溫都提高了30℃以上;自然貯存10年的微米硼的有效含量下降了6

6、6.7％，氧化反應(yīng)初始溫度和峰溫都提高了20℃以上。
　　 采用溶劑提純法和濕法球磨法對(duì)老化的微納硼進(jìn)行了活化處理，并采用TG-DSC研究了活化效果。研究發(fā)現(xiàn)，溶劑提純法對(duì)老化納米硼沒(méi)有明顯的活化作用，但是可以將老化微米硼的有效含量提高一倍左右。濕法球磨采用無(wú)水乙醇和NaOH作混合液，可以明顯提高老化納米硼的反應(yīng)活性，氧化反應(yīng)初始溫度和峰溫降低了約20℃。
　　 研究了微米硼/四氧化三鉛(Pb3O4)和微納硼/鉻酸鋇(B