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自组装铝/氧化铜和铝/氧化铁及其性能评估

2013-09-15王晓倩朱顺官

无机化学学报 2013年9期

王晓倩 张 琳 朱顺官 赵 佳

(南京理工大学化工学院,南京 210094)

纳米金属与纳米金属或非金属氧化物组成的超级铝热剂或者亚稳态复合粒子MIC(Metastable Intermolecular Composite)[1],是一种新型的含能材料[2],可以用作微小火工系统的点火药[3]、推进剂和炸药中的添加剂[4-6]。MIC具有燃烧速度高,保证燃烧可靠和稳定,降低传热传质过程对燃烧性能的影响等优势[7-11]。

文献中制备MIC的方法有很多,包括溶胶-凝胶法[12-17],粉末混合[18-19],自组装[20-22],气相沉积[3,23-24]等。其中溶胶-凝胶法不易制备纳米氧化物且无法克服粉体团聚,从而限制其应用[3,25];粉末混合只是简单的物理混合,材料团聚现象严重[23,26];气相沉积法中能适用的材料有限[24]。而自组装作为一种新的方法,使得可燃物粒子有序的排列在氧化物周围,能够在分子水平操控高能物质和定制具有特定物理和化学性质的MIC[3],从而使得复合物达到最大能量释放效率和最大的能量密度。

目前关于MIC制备及性能方面的报道,大多针对一种铝热剂的制备或者性能研究。Cheng等利用自组装法制得Al/Fe2O3,铝粉大多环绕氧化铁,密闭体系中反应的最大压力为180 kPa[27]。王毅等利用溶胶-凝胶法得到了Al/Fe2O3纳米复合铝热剂,Al/Fe2O3的热反应放热峰分别出现在561.8℃和773.2℃,总放热量达到 1 648 J·g-1[28]。

本文采用自组装方式制备铝/氧化铜纳米花、铝/氧化铁纳米环两种铝热剂。并重点评估了两种铝热剂的性能。实验发现两种铝热剂的放热量、p-t曲线和感度差别很大。因此其应用范围也应有所区别。而组装使得可燃物与氧化物之间的有效接触增大,反应更加完全。……

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