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纳米铝热剂的制备与研究进展

应用化工 2022年第3期51卷 868-872页

作者：张莹莹刘唯林军李明海马振叶南京师范大学化学与材料科学学院江苏南京210023 南京师范大学常州创新发展研究院江苏常州213022

综述了目前国内外制备纳米铝热剂的方法与研究现状,其中包括溶胶-凝胶法、喷雾法(ES)、电泳沉积法、自组装合成法、球磨法、自蔓延高温合成法等。总结了各个制备方法的优缺点,并对其制备方案进行了总结与展望。目前在制备过程以及应用... 详细信息

综述了目前国内外制备纳米铝热剂的方法与研究现状,其中包括溶胶-凝胶法、喷雾法(ES)、电泳沉积法、自组装合成法、球磨法、自蔓延高温合成法等。总结了各个制备方法的优缺点,并对其制备方案进行了总结与展望。目前在制备过程以及应用中仍存在需要解决的问题,反应物的组分比、纳米粒子之间团聚问题、释放的热量大小以及出现高温峰的温度大小、在工业上要求高效地制备出成本低环保的材料。并对其制备方法与应用研究进行了总结与展望。

关键词：纳米铝热剂纳米含能复合材料制备

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新型碱金属高碘酸盐纳米铝热剂的反应特性

含能材料 2022年第4期30卷 316-323页

作者：万早雁李晨李燕易镇鑫叶迎华张琳朱顺官南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094

纳米铝热剂向着高能方向发展的一个重要限制因素是在铝热反应过程中缺少大量的气体产物。为了弥补纳米铝热剂产气量不足的缺陷,提高纳米铝热剂的反应活性,通过喷雾干燥法制备了具有核⁃壳结构的纳米铝热剂Al@KIO_(4)和Al@NaIO_(4)。采用... 详细信息

纳米铝热剂向着高能方向发展的一个重要限制因素是在铝热反应过程中缺少大量的气体产物。为了弥补纳米铝热剂产气量不足的缺陷,提高纳米铝热剂的反应活性,通过喷雾干燥法制备了具有核⁃壳结构的纳米铝热剂Al@KIO_(4)和Al@NaIO_(4)。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热分析仪、定容燃烧实验、吸湿性实验和威力测试对两种铝热剂的形貌结构、热性能、定容燃烧性能、耐潮湿环境能力和起爆性能进行评估。结果表明,喷雾干燥法制备的Al@KIO_(4)和Al@NaIO_(4)纳米铝热剂的形貌规则、纯度高,铝热反应的总放热量分别为1262.12 J∙g^(-1)和1414.7 J∙g^(-1);两种铝热剂反应过程中的反应起始温度低,反应中伴随大量氧化性气态产物生成;高湿环境中两种铝热剂分别在第6天和第10天达到质量平衡,质量增重约0.64%和0.65%,耐潮湿环境能力良好;96 mg铝热剂作为起爆药装配到8#工业雷管中能使黑索今完全爆轰,可使5 mm厚的铅板穿孔,穿孔直径几乎到达叠氮化铅的水平。将96 mg的Al@KIO_(4)、Al@NaIO_(4)、斯蒂芬酸铅和叠氮化铅分别作为起爆药装填在8#工业雷管中使黑索今完全爆轰,根据5 mm厚的铅板穿孔直径判断起爆能力为:叠氮化铅>Al@NaIO_(4)>Al@KIO_(4)>斯蒂芬酸铅。

关键词：高碘酸盐核⁃壳结构纳米铝热剂起爆

Al/Fe_(2)O_(3)纳米铝热剂界面结构和稳定性的周期性密度泛函理论研究

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含能材料 2022年第3期30卷 197-203页

作者：薛闯高贫王桂香贡雪东南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094 国家民用爆破器材质量监督检验中心江苏南京210094

纳米铝热剂是一类应用广泛的含能复合材料,系统研究其界面结构与性能的关系,对制备性能更优的新型铝热剂有重要指导意义。采用周期性密度泛函理论方法研究了Fe_(2)O_(3)(104)和Fe_(2)O_(3)(110)表面的结构、表面能以及由它们与Al(111)... 详细信息

纳米铝热剂是一类应用广泛的含能复合材料,系统研究其界面结构与性能的关系,对制备性能更优的新型铝热剂有重要指导意义。采用周期性密度泛函理论方法研究了Fe_(2)O_(3)(104)和Fe_(2)O_(3)(110)表面的结构、表面能以及由它们与Al(111)表面构成的Al/Fe_(2)O_(3)界面(AFS1、AFS2、AFS3、AFS4和AFS5)的结构、黏附功和键合特征。结果表明,Fe_(2)O_(3)(104)和Fe_(2)O_(3)(110)的O原子暴露表面更稳定,它们与Al(111)构成的界面AFS1和AFS5在所研究的5种界面中也最稳定,分别具有最大的黏附功(3.92 J·m^(-2)和3.02 J·m^(-2)),且AFS1比AFS5更稳定。在这两种最稳定的界面中,Al原子都是堆积在Fe_(2)O_(3)表面O原子的顶位,界面键合主要是通过Al‑O离子键作用。

关键词：周期性密度泛函理论纳米铝热剂 Al/Fe_(2)O_(3) 界面结构界面稳定性

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纳米铝热剂的制备与应用研究现状

化工新型材料 2018年第8期46卷 261-264,268页

作者：贾栓柱杜仕国闫军陆军工程大学石家庄校区石家庄050003

纳米铝热剂由于燃烧效率、放热性能和安全性能更加突出,因此在工业领域具有广阔的应用前景。概述了常用纳米铝热剂的制备方法,包括固相反应法、物理气相沉淀法、溶胶-凝胶法、抑制反应球磨法、自组装法、喷雾热分解法,指出了不同方法的... 详细信息

纳米铝热剂由于燃烧效率、放热性能和安全性能更加突出,因此在工业领域具有广阔的应用前景。概述了常用纳米铝热剂的制备方法,包括固相反应法、物理气相沉淀法、溶胶-凝胶法、抑制反应球磨法、自组装法、喷雾热分解法,指出了不同方法的优缺点。总结了纳米铝热剂在军事、金属焊接、复合材料制造、纳米含能薄膜和热切割等方面的研究与应用现状,展望了在应用和制备方面的研究重点和发展方向。

关键词：纳米铝热剂制备方法应用现状

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纳米铝热剂的研究进展

火炸药学报 2014年第4期37卷 1-8,44页

作者：王军张文超沈瑞琪叶家海王晓伟南京理工大学化工学院江苏南京210094 大唐南京环保科技有限责任公司江苏南京211100

介绍了物理混合、溶胶凝胶、物理气相沉积、自组装和反应抑制球磨法5种制备纳米铝热剂的方法及不同方法制得的纳米铝热剂的燃烧性能,分析了纳米铝热剂在制备、表征以及应用中存在的问题,提出了纳米铝热剂未来的研究重点,即纳米铝热剂的... 详细信息

介绍了物理混合、溶胶凝胶、物理气相沉积、自组装和反应抑制球磨法5种制备纳米铝热剂的方法及不同方法制得的纳米铝热剂的燃烧性能,分析了纳米铝热剂在制备、表征以及应用中存在的问题,提出了纳米铝热剂未来的研究重点,即纳米铝热剂的制备新方法研究、燃烧传播机理和有机含能材料与纳米铝热剂的复合等。附参考文献65篇。

关键词：材料科学纳米材料含能材料纳米铝热剂燃烧性能

球磨法制备Fe_(2)O_(3)掺杂纳米铝热剂及其燃烧性能

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含能材料 2020年第4期28卷 336-343页

作者：姜艾锋夏德斌李梦茹林凯峰强亮生李佳贺范瑞清杨玉林哈尔滨工业大学化学化工学院新能源转换与储存关键材料技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001

近年来,广大学者已经研究了多种方法来制备纳米铝热剂和改善其燃烧性能。本研究分别采用原位球磨法和超声共混法成功制备了两种含Fe2O3纳米铝热剂。通过热重分析(TGA)、函数拟合、X射线衍射(XRD)、接触角测试、扫描电子显微镜测试(SEM)... 详细信息

近年来,广大学者已经研究了多种方法来制备纳米铝热剂和改善其燃烧性能。本研究分别采用原位球磨法和超声共混法成功制备了两种含Fe2O3纳米铝热剂。通过热重分析(TGA)、函数拟合、X射线衍射(XRD)、接触角测试、扫描电子显微镜测试(SEM)、高速摄像实验和红外温度测量充分表征了所制备产品的形貌和性能。结果表明,通过原位球磨法制备的Fe2O3掺杂的纳米铝热剂的性能要优于超声共混法制备的铝热剂。通过对Fe2O3掺杂量的筛选发现,原位球磨法制备的纳米铝热剂的Fe2O3最优掺杂量为17%,该产物每100℃最大增重百分比为13.1%。与超声共混法制备的纳米铝热剂相比,原位球磨法制备的纳米铝热剂的加热电压和初始燃烧温度分别降至12 V和600℃。此外,原位球磨法制备的纳米铝热剂的燃烧火焰更稳定和均匀。

关键词：纳米铝热剂原位球磨超声共混接触角燃烧火焰

高氯酸盐对Al⁃MnO2纳米铝热剂热性能及燃烧性能的影响

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含能材料 2020年第10期28卷 953-959页

作者：宋佳星郭涛姚淼陈嘉琳丁文刘晓峰陆军工程大学野战工程学院江苏南京210007

为了研究高氯酸盐对纳米铝热剂反应性能的影响,选用高氯酸钾(KClO4)和高氯酸铵(NH4ClO4)作为添加剂,采用静电喷雾法分别制备KClO4-Al-MnO2和NH4ClO4-Al-MnO2纳米复合材料样品。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察了样品的微观形貌;... 详细信息

为了研究高氯酸盐对纳米铝热剂反应性能的影响,选用高氯酸钾(KClO4)和高氯酸铵(NH4ClO4)作为添加剂,采用静电喷雾法分别制备KClO4-Al-MnO2和NH4ClO4-Al-MnO2纳米复合材料样品。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察了样品的微观形貌;采用同步热分析技术(TG-DSC)研究了样品的放热过程和反应活化能,结合X射线衍射技术(XRD)分析了反应后产物的成分,使用快速电热丝实验对比研究了样品的燃烧过程和燃烧速率。结果显示,纳米Al粉和MnO2集中分布在高氯酸盐基底上;由于MnO2的催化作用,KClO4和NH4ClO4均在铝热反应发生前出现分解放热过程,其中NH4ClO4的分解放热量显著高于KClO4;KClO4和NH4ClO4的引入,使体系中铝热剂的相对含量降低,导致铝热反应的峰值温度分别推迟了21℃和31℃。KClO4-Al-MnO2的产物主要为Mn3O4,而NH4ClO4-Al-MnO2的产物主要为MnO,NH4ClO4可以提高MnO2中O元素的利用率。高氯酸盐的引入可降低体系发生铝热反应的活化能,降低量大于35%,并能够有效提高铝热剂的反应速率;在发火实验中,直接表现为火焰的快速成长、扩散和消退,但是高氯酸盐的引入也将降低火焰的明亮程度和大小。

关键词：高氯酸盐纳米铝热剂热性能燃烧性能

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国外纳米铝热剂的最新研究进展

火炸药学报 2019年第2期42卷 107-113,I0001页

作者：任晓雪彭翠枝秦涧郑斌北方科技信息研究所北京100089

为了促进我国纳米铝热剂技术研究进步,及时把握国外纳米铝热剂技术的最新发展动向和应用,在系统跟踪国外最新发展动态的基础上,综述了美国、法国等国家在纳米铝热剂的制备技术及应用技术、新型纳米铝热剂混合物研究及其反应性能的最新... 详细信息

为了促进我国纳米铝热剂技术研究进步,及时把握国外纳米铝热剂技术的最新发展动向和应用,在系统跟踪国外最新发展动态的基础上,综述了美国、法国等国家在纳米铝热剂的制备技术及应用技术、新型纳米铝热剂混合物研究及其反应性能的最新研究进展,其中制备技术包括固相反应法、溶胶-凝胶法、燃烧合成法、生物合成法、低能耗放大生产方法等。表明纳米铝热剂经过20年的研究已从实验室研究转向预生产阶段;指出纳米铝热剂所具有的特殊优异性能将使其成为高性能含能材料的发展目标;随着纳米铝热剂在火炸药中的应用,将使推进剂具有更高的燃速,弹药更加小型化,可得到性能先进的燃料和添加剂组分,有望成为提高火炸药安全性的重要途径,从而满足未来对含能材料提出的更高要求。

关键词：应用化学含能材料纳米铝热剂火炸药氧化铁纳米铝高能量密度材料

基于纳米铝热剂的MEMS固体微推力器点火实验研究

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推进技术 2019年第4期40卷 945-952页

作者：卢国权刘旭辉魏延明杨灵芝陈明阳李飞余西龙北京控制工程研究所北京100094 中国科学院力学研究所高温气体动力国家重点实验室北京100190

MEMS固体微推力器可以形成单元数量巨大的微推力器阵列,适合低成本微、纳卫星系统,是极具潜力的新型卫星推力器。为研究基于纳米铝热剂的MEMS推力器工作特性,开展了大气和真空点火实验。大气下的燃烧羽流与空气进一步燃烧,导致羽流的发... 详细信息

MEMS固体微推力器可以形成单元数量巨大的微推力器阵列,适合低成本微、纳卫星系统,是极具潜力的新型卫星推力器。为研究基于纳米铝热剂的MEMS推力器工作特性,开展了大气和真空点火实验。大气下的燃烧羽流与空气进一步燃烧,导致羽流的发光持续时间约数ms,远大于真空试验,过估了在真空条件下的推力器作用时间。真空试验获得了动态推力特征和有效工作时间(约250μs),估算推力器的冲量约55μN·s～80μN·s。羽流影响范围的直径约为30mm、流向约70mm,羽流颗粒的运动速度约132m/s。测试结果显示,底部点火先将推进剂挤出喷孔,而后在外部燃烧和爆炸。羽流形貌有两种特征:一种是剧烈爆炸,产生蘑菇云状气体产物;而另一种未产生气状产物。前者的冲量和有效工作时间大于后者。

关键词：固体微推力器纳米铝热剂真空动态测试羽流