溶胶-凝胶法制备纳米含能复合材料的研究进展

本文综述了溶胶-凝胶法制备纳米含能复合材料的研究进展.详细介绍了制备纳米含能复合材料的四种途径,包括含能成分复合、溶液结晶法、粉末添加法、含能骨架合成.还阐述了这些纳米含能复合材料的热分解性能、晶体结构特征、机械性能、燃烧性能和爆轰性能等主要性能以及应用前景.     

RDX-RF-NI三元体系纳米复合含能材料制备工艺研究

为提高能源材料的燃烧、能量及爆炸性能,在武器能源中引入纳米功能复合材料,对RDX-RF-NI三元体系纳米复合含能材料制备工艺进行研究.采用溶胶-凝胶法制备基于间苯二酚甲醛树脂(RF)凝胶的RDX-RF-Ni三元体系纳米复合含能材料,并进行实验验证.研究结果表明:以RF凝胶为基,同时采用水合肼(N2H4·H2O)还原溶液中的硫酸镍(NiSO4),可以制备出RDX-RF-Ni复合材料,RDX含量可以达到65%.     

Fe2O3/BAl纳米复合含能材料的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Fe2O3/BAl纳米复合含能材料,用SEM、XRD、DSC等方法对Fe2O3/BAl复合含能材料的微观形貌、结构以及热力学性能进行了研究。结果表明:Fe2O3紧密包覆在B粉和纳米Al颗粒表面;与普通Fe2O3/Al铝热剂相比,溶胶-凝胶法制备的Fe2O3/BAl纳米复合含能材料具有更好的点火特性。     

基于自组装方法制备纳米含能材料的研究进展

纳米含能材料具有优异的性能,近年来已成为纳米材料和含能材料两个研究领域的热点之一。简要介绍了纳米含能材料常用的制备方法,分析了已有的纳米含能材料自组装制备方法,提出了大分子自组装制备纳米含能材料的新思路。综述了大分子自组装及其与纳米粒子协同自组装用于纳米材料制备方面的研究进展。分析表明,基于大分子自组装制备纳米含能材料具有良好的应用前景,但是目前仍处于探索阶段,今后还需要从理论和实验两个方面进行更加深入的研究。     

纳米多孔硅含能材料性能研究

结合微机电系统(micro-electromechanical systems)加工技术采用电化学腐蚀法制备多孔硅,通过扫描电镜、比表面积测试仪、差热和红外对多孔硅结构参数以及多孔硅含能材料性能进行了分析,同时对其发火性能进行了测试,结果显示多孔硅具有均匀的纳米尺度孔径,孔径为20 nm左右,较大的比表面积以及良好的海绵体结构特性;纳米多孔硅含能材料在热能刺激下515℃时可发生热分解反应;在热烘烤2 min或者1.6 A直流条件下多孔硅含能材料可靠发火。表明了纳米多孔硅含能材料在没有金属壳体条件限制时,可以在热能和电能刺激下发生点火作用。     

纳米含能材料Al-MoO_3的性能研究

采用超声分散混合的方法,以纳米铝粉和纳米氧化钼为原料.制备了纳米含能材料Al-MoO_3.通过扫描电镜(SEM)和差热分析(DSC)对纳米含能材料Al-MoO_3进行了表征分析,同时进行了火焰感度、激光点火性能和电点火性能测试.结果表明:纳米含能材料Al-MoO_3是亚稳态分子间复合物的一种,它具有较好的火焰感度、激光点火感度和电点火感度,其50%感度分别为37.3cm、1.657mJ和462mA.     

亚稳态分子间复合物Al-MoO3的制备与性能研究

以纳米铝粉和纳米氧化钼为原料,采用超声分散混合的方法,制备了纳米复合含能材料Al-MoO3.利用扫描电镜(SEM)和红外光谱对原料和产物的结构进行了初步分析表征;进行了Al-MoO3撞击感度、火焰感度以及燃烧热性能试验.结果表明,该含能材料具有一定的撞击、火焰感度,是一种具有高的能量密度的纳米含能材料.     

微纳米含能材料研究进展

微纳米含能材料由于其小尺寸效应、密实效应、高表面能与高表面活性,表现出优异的性能并获得良好的应用效果。基于国内外学者的相关研究工作,综述了当前微纳米含能材料制备所采用的重结晶技术、粉碎技术,以及微纳米含能材料的干燥技术、粒度与形貌表征方法、感度随粒度大小变化机理、应用方向及效果等方面的研究进展。指出微纳米含能材料今后应重点加强基础理论、模拟仿真、应用作用机制及工程化放大与实际应用等方面的研究工作,使微纳米含能材料尽快转入工程化应用,以加快高能固体推进剂、混合炸药、发射药以及火工烟火药剂的发展并提升其性能。     

HMX／AP／RF纳米复合含能材料的sol-gel法制备

首次用溶胶一凝胶(sol-gel)方法成功制备了HMX/AP/RF纳米复合含能材料.采用SEM扫描电镜、BET比表面积分析、XRD粉末衍射和DSC差示扫描量热法对复合材料的结构进行表征.结果表明:HMX/AP/RF气凝胶具有纳米网孔结构,比表面积为27.13m2/g,相比空白RF气凝胶明显下降;HMX/AP/RF气凝胶中晶体的平均晶粒度为48～93nm,HMX/AP/RF气凝胶的热分解峰较原物质HMX相比有所提前.     

石墨烯基材料对含能材料性能影响的研究进展

从石墨烯基材料的制备出发,系统综述了其对含能材料的热分解性能、燃烧性能、力学性能和安全性能的影响、以及掺杂石墨烯用于爆炸物检测方面的研究。石墨烯基材料在促进单质含能组分热分解和提升复合含能材料应用性能等方面表现出了较好的应用前景。对石墨烯基材料在含能材料领域中的发展方向和趋势进行了梳理,指出以下几点是今后研究的重点方向:石墨烯及其衍生物负载纳米级金属催化剂的制备及结合方式的探究;在功能化或氧化石墨烯表面接枝含能官能团,制备含能纳米石墨烯基材料;石墨烯基材料提升含能材料性能的作用机理研究。     

纳米复合含能材料的几种液相制备方法

综述了四种液相制备纳米复合含能材料的方法:溶胶凝胶法、喷雾法、沉淀法和冷冻干燥法,并介绍了用CO2超临界溶液的快速膨胀(RESS)工艺和用CO2超临流体代替沉淀剂的压缩流体反抽提沉淀(PCA)工艺。溶胶凝胶法主要用于制备金属氧化物为基的纳米复合含能材料;喷雾干燥法和RESS工艺主要用于制备含能材料和纳米金属颗粒组成的复合物;沉淀法适用于氧化剂/金属燃料和炸药/金属燃料两种纳米复合物的制备,PCA工艺主要用于后一种纳米复合物的制备;冷冻干燥法主要用于制备无机氧化剂和纳米金属颗粒组成的复合物;举例说明了Fe2O3/Al纳米复合物、NH4ClO4/Al纳米复合物的制备以及纳米复合含能材料的应用。     

MEMS用含能薄膜研究现状及进展

在综合分析国内外含能薄膜相关文献的基础上,认为金属复合含能薄膜桥、含能半导体桥及纳米多孔硅/氧化剂复合薄膜制作工艺与微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)器件制备技术具有良好的兼容性,在此基础上阐述了上述三种薄膜材料的制备方法及输出特性,认为MEMS火工装置为火工技术的发展提供了一个重要的研究方向。     

RDX/RF纳米结构复合含能材料的孔结构研究

在黑索今(RDX)/间苯二酚-甲醛树脂(RF)纳米结构复合含能材料制备的基础上,研究了RF气凝胶和RDX/RF纳米结构复合含能材料的孔结构,计算了含10%、30%、50%、70%、80%RDX的复合材料RDX/RF的比表面积、总孔体积、平均孔径,并对RF气凝胶和不同复合材料的吸附脱附等温线、中孔分布和微孔分布进行了比较。用扫描电子显微镜(SEM)对其微观形貌进行了表征,利用X射线粉末衍射仪(XRD)对复合材料中RDX颗粒的晶粒度进行了研究,在34~38 nm之间。研究表明:RDX/RF复合材料的孔径在50 nm以下,随RDX含量的增加,比表面积、总孔体积变小,平均孔径则变大;通过RF气凝胶和RDX/RF纳米复合含能材料的吸附脱附等温线、中孔、微孔分布以及中孔微分总孔体积、微孔微分总孔体积的变化比较,认为RDX的填充对气凝胶的中孔影响较大。     

碳酰肼及其在含能材料中的应用

论述了磷酰肼的制备方法及其在含能材料中的应用，给出了碳酰肼高氯酸盐系列配合物的性能及其用作钝感起爆药的可能性，展望了碳酰肼在含能材料领域的研究发展方向。     

基于聚多巴胺的仿生界面设计在含能材料中的应用研究进展

界面结构对含能材料的力学性能、安全性能、热稳定性均具有重要的影响。聚多巴胺(PDA)是一种能使绝大多数基体功能化的表面化学材料,具有制备简单易控,反应温和,操作安全,可再进一步功能化等优点。近年来,仿生PDA包覆广泛应用于含能材料领域并取得良好进展。本文就PDA基仿生可控界面对含能材料结构和性能影响进行了综述。从PDA粘结机理出发,介绍了PDA对含能材料和功能填料进行表面功能化的方法,重点阐述了PDA表面改性对炸药的安全性能、热稳定性、力学性能和导热性能的影响规律。总结了PDA在含能材料结构设计和性能调控中的独特优势,指明目前存在的问题,建议进一步探明PDA与含能材料、粘结剂间作用机理,设计规整可控的界面结构,引入功能性高分子,并拓展含能材料用表面功能化材料种类。     

CL-20制备及晶体研究进展

CL-20是迄今为止能量水平最高并可工程化生产的单质含能化合物,是第三代含能材料的典型代表,在新型武器装备的装药中具有极大的应用前景。CL-20的最优化合成生产以及CL-20基高能低感含能材料的制备是当前含能材料发展的重要方向。全文分析和总结了两次氢解路线制备CL-20过程各中间产物的相关研究发展状况,结合各反应中间体制造过程中所面临的问题给出了解决建议和展望分析。此外,讨论了CL-20结晶产物的研究进展,结构特征和主要性能。通过对CL-20的制备及晶体进行相关梳理,总结出低成本,高产率,高纯度,环境友好化是CL-20未来合成工艺的发展方向。     

硅基微雷管的原位装药及性能研究

微机电安全保险机构芯片化集成技术的发展,对基于微机电制造工艺的硅基微雷管提出了需求,雷管装药尺寸的减小要求含能材料感度高、起爆威力大。为解决微小尺寸敏感药剂装填的技术难题,文中采用原位生成多孔叠氮化铜的方法,对硅基微雷管进行装药研究。依据GJB/Z 377A-1994 感度试验用兰利法测试硅基微雷管的发火感度,使用电流环测试硅基微雷管发火实际利用的能量,同时对输出威力进行定性测试。测试结果表明：发火电路用充电电容为33 μF时,硅基微雷管的平均发火电压为7.89 V,输出威力可以起爆六硝基杂异伍兹烷(CL-20)装药。