关键词：
纳米铝粉
复合含能材料
接触面积
放热行为
燃烧行为
摘要：
纳米铝粉是复合含能材料中最常用的金属燃料。与普通铝粉和微米铝粉相比,纳米铝粉具有较低的点火阈值和良好的抗凝聚性能,能够显著提高含能材料的燃烧性能。但是纳米铝粉基含能材料也存在一定的问题：由于其较大的比表面积,导致其极易团聚,与反应物之间的接触面积小,极大的影响了其应用。因此,要想达到优异的含能性能必须增强反应物之间的接触面积,减小A1粉的团聚。本文分别制备了纳米Al/AP复合粒子、Al/CuO复合粒子以及Al/CuO-AP复合粒子,采用多种表征手段对其进行了表征,并对放热性能和燃烧性能进行了研究,具体研究内容和结果如下：(1)纳米Al/AP复合粒子的制备：选用丙酮为溶剂溶解AP,然后往溶剂中添加Al粉,采用溶剂蒸发法制备了纳米Al/AP复合粒子。结果表明复合粒子呈球形,大小均一,分散性好,Al粉和AP是通过物理作用结合在一起的,复合粒子中无杂质,纯度高。放热行为和燃烧行为表明,复合粒子中AP的存在有助于Al粉的放热和燃烧,而且Al粉含量为40%时放热性能和燃烧性能最优异。(2)纳米Al/CuO复合粒子的制备：首先采用快速沉淀法,以Cu(NO3)2·3H2O、 DMAC和NaOH为原料,制备了三种不同形貌的纳米CuO粒子。结果表明,球形粒子大小均匀,分散性良好,直径在5～6 nm左右；带状结构粒子分散性良好,粒子宽度为30 nm,长度为500 nm；纺锤形粒子分散性良好,粒子为直径约200nm,长度约400 nm。然后分别采用简单混合方法和自组装方法制备纳米Al/CuO复合粒子。结果表明,复合粒子以不同方法制备后,Al粉与CuO粒子在复合粒子中分布不一样,通过自组装方法制备得到的复合粒子中Al粉与CuO粒子接触更加紧密,且放热性能更优,其中,Al粉与球形CuO粒子采用自组装方法制备的复合粒子具有最高的放热量；最后在上述最优条件下复合粒子的基础上探究配比对放热量的影响,结果表明,配比为1.8时放热量最大,为2.944 kJ/g。(3)纳米Al/CuO-AP复合粒子的制备：选用丙酮为溶剂溶解AP,然后往溶剂中添加性能最优异的纳米Al/CuO复合粒子,采用溶剂蒸发法制备了纳米Al/CuO-AP复合粒子。结果表明复合粒子中AP包覆在Al/CuO复合粒子表面,AP和Al/CuO复合粒子是通过物理作用结合在一起的,复合粒子中无杂质,纯度高。放热行为和燃烧行为表明,复合粒子中AP的存在有助于Al/CuO复合粒子的放热反应,AP分解释放的气体有助于促进传质过程,有利于复合粒子的燃烧,Al/CuO复合粒子含量为60%时放热性能和燃烧性能最优异。
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