内嵌叠氮化铜碳纳米管复合薄膜的制备与性能研究
发布时间：2021-04-05 23:34
叠氮化铜是一种低毒、高能的理想起爆药,但是极高的静电感度限制了它在火工品微型装药中的应用。碳纳米管具有优异的导电性和机械强度,将其与叠氮化铜复合,一方面可以有效降低材料的静电感度,另一方面可以有效地提高药剂输出能量。本文设计并制备了基于硅基底的内嵌叠氮化铜碳纳米管复合薄膜材料。采用磁控溅射技术,阳极氧化法和化学气相沉积法制备了定向碳纳米管/氧化铝复合薄膜。研究了磁控溅射功率、扩孔时间、氧化电压、Ti过渡层以及沉积时间对复合薄膜形貌的影响,获得了最佳薄膜制备工艺条件。当氧化电压为50V,扩孔时间为25min时,多孔氧化铝薄膜有序规整,孔径约为91nm,厚度约为700nm,Ti过渡层增加了薄膜与硅基的附着力;碳纳米管复制了氧化铝薄膜孔道形貌;碳纳米管的选择性沉积表明Y-氧化铝对碳纳米管的生长有催化作用。选择电化学沉积方法在定向碳纳米管内沉积铜纳米颗粒,研究了电流密度、添加剂以及沉积时间对沉积效果的影响规律。透射电子显微镜（TEM）图片表明,电流密度影响碳纳米管中铜纳米颗粒尺寸和沉积密度大小;聚二硫二丙烷磺酸钠（SPS）和硫脲（TU）显著增加了碳纳米管内的铜颗粒密度。在电流密度为0.1mA,...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）填充ＣｕＮ３／Ｃｕ（Ｎ２：ｂ的碳纳米管ＴＥＭ图；Ｃｂ）填充ＣｕＮ３的碳纳米管ＳＡＥＤ谱图；??（ｃ）点火后样品的ＴＥＭ图；（ｄ）点火后产物的｝？丁￡１＾图［１（）］??
存在一个尖锐放热峰，叠氮化铜具有很快的分解速度。??Ｓｈｅｎ等人［１４］将叠氮化铜与沉积在硅基上的Ｎｉ－Ｃｉ？微型点火桥集成一体得到一种微??型点火器，其制备流程图如图１．２所示。首先，通过光刻和磁控溅射镀膜的方法在硅基??底上制备Ｎｉ－Ｃｒ点火桥，随后，通过氢气泡法将具有３Ｄ多孔结构的铜沉积在具有Ｎｉ－Ｃｒ??点火桥的硅基底上，最后与叠氮化氢气体发生原位反应得到多孔叠氮化铜。结果表明叠??氮化铜是一种具有极大威力的含能材料，其分解释放的能量约为３９８０１＾约为叠氮化铅??的三倍。ＸＲＤ分析结果表明叠氮化反应时间影响铜的叠氮化反应效率，足够的反应时??间可以使铜全部转化为叠氮化铜。这种新型叠氮化铜的静电感度为〇．〇９８ｍＪ，保证了这??种微点火桥在使用中的安全性。??＇参，：參＾等．？??！ｎ－Ｓｉｒｕ?Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ??Ｃｏｐｐｅｒ?Ａｚｉｄｅ?Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ??－??图１．２微型点火器的制备流程图［１４］??Ｗａｎｇ等人［１５］将金属有机骨架（Ｍｅｔａｌ－Ｏｒｇａｎｉｃ?Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ，?Ｍ０Ｆ）材料经过高温碳化得??到的碳骨架均匀包覆铜的多孔碳复合材料
泛的拓展性。没有一种元素像碳元素一样，可以由一种元素形成多种多样而完全不同的??物质，从结构和性质上可以分为三维的金刚石和石墨，二维的石墨片层，一维的碳纳米??管和零维的富勒烯分子（图１．３）。相比其他材料，碳材料在硬度、光学性能、耐热性、??辐射特性、耐化学腐蚀性、电绝缘性、电气性以及表面和界面性能上具有很大的优越性。??暴暴暴??Ｄｉａｍｏｎｄ?Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ?Ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅ??Ｇｒａｐｈｉｔｅ?Ｇｒａｐｈｅｎｅ??图１．３碳构成的不同单体物质结构示意图［１６］??碳纳米管可以看成由石墨片（ｓｐ２碳蜂窝晶格）卷曲而成的中空圆柱体［１７］。这种圆??筒状的弯曲会导致量子限域和０－７１轨道再杂化，其中一些Ｏ键会稍微偏离平面，而离域??的７１轨道则更加偏向管外侧。这使得碳纳米管具有更高的机械强度、更为优良的导电性??和导热性以及更高的化学和生物活性。??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS火工品换能元的研究进展[J]. 张彬,褚恩义,任炜,王可暄,李慧,尹明. 含能材料. 2017(05)
[2]多孔铜尺度对其叠氮化反应的影响[J]. 李兵,曾庆轩,李明愉,吴兴宇. 含能材料. 2016(10)
[3]原位反应法制备填充叠氮化铜的碳纳米管阵列[J]. 王燕兰,张方,张蕾,张植栋,韩瑞山,孙星. 含能材料. 2016(04)
[4]MEMS用含能薄膜研究现状及进展[J]. 王述剑,彭泓铮,张文超,马立远. 含能材料. 2012(02)
[5]激光点火技术综述[J]. 赵兴海,高杨,程永生. 激光技术. 2007(03)
[6]碳纳米管的最新制备技术及生长机理[J]. 胡平安,王贤保,刘云圻,朱道本. 化学通报. 2002(12)
博士论文
[1]碳纳米管填充氧化剂复合含能材料的制备方法及应用研究[D]. 郭锐.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]Al/Ni纳米复合含能材料的制备、表征与性能研究[D]. 金晓云.南京理工大学 2012
本文编号：3120312
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）填充ＣｕＮ３／Ｃｕ（Ｎ２：ｂ的碳纳米管ＴＥＭ图；Ｃｂ）填充ＣｕＮ３的碳纳米管ＳＡＥＤ谱图；??（ｃ）点火后样品的ＴＥＭ图；（ｄ）点火后产物的｝？丁￡１＾图［１（）］??
存在一个尖锐放热峰，叠氮化铜具有很快的分解速度。??Ｓｈｅｎ等人［１４］将叠氮化铜与沉积在硅基上的Ｎｉ－Ｃｉ？微型点火桥集成一体得到一种微??型点火器，其制备流程图如图１．２所示。首先，通过光刻和磁控溅射镀膜的方法在硅基??底上制备Ｎｉ－Ｃｒ点火桥，随后，通过氢气泡法将具有３Ｄ多孔结构的铜沉积在具有Ｎｉ－Ｃｒ??点火桥的硅基底上，最后与叠氮化氢气体发生原位反应得到多孔叠氮化铜。结果表明叠??氮化铜是一种具有极大威力的含能材料，其分解释放的能量约为３９８０１＾约为叠氮化铅??的三倍。ＸＲＤ分析结果表明叠氮化反应时间影响铜的叠氮化反应效率，足够的反应时??间可以使铜全部转化为叠氮化铜。这种新型叠氮化铜的静电感度为〇．〇９８ｍＪ，保证了这??种微点火桥在使用中的安全性。??＇参，：參＾等．？??！ｎ－Ｓｉｒｕ?Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ??Ｃｏｐｐｅｒ?Ａｚｉｄｅ?Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ??－??图１．２微型点火器的制备流程图［１４］??Ｗａｎｇ等人［１５］将金属有机骨架（Ｍｅｔａｌ－Ｏｒｇａｎｉｃ?Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ，?Ｍ０Ｆ）材料经过高温碳化得??到的碳骨架均匀包覆铜的多孔碳复合材料
泛的拓展性。没有一种元素像碳元素一样，可以由一种元素形成多种多样而完全不同的??物质，从结构和性质上可以分为三维的金刚石和石墨，二维的石墨片层，一维的碳纳米??管和零维的富勒烯分子（图１．３）。相比其他材料，碳材料在硬度、光学性能、耐热性、??辐射特性、耐化学腐蚀性、电绝缘性、电气性以及表面和界面性能上具有很大的优越性。??暴暴暴??Ｄｉａｍｏｎｄ?Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ?Ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅ??Ｇｒａｐｈｉｔｅ?Ｇｒａｐｈｅｎｅ??图１．３碳构成的不同单体物质结构示意图［１６］??碳纳米管可以看成由石墨片（ｓｐ２碳蜂窝晶格）卷曲而成的中空圆柱体［１７］。这种圆??筒状的弯曲会导致量子限域和０－７１轨道再杂化，其中一些Ｏ键会稍微偏离平面，而离域??的７１轨道则更加偏向管外侧。这使得碳纳米管具有更高的机械强度、更为优良的导电性??和导热性以及更高的化学和生物活性。??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS火工品换能元的研究进展[J]. 张彬,褚恩义,任炜,王可暄,李慧,尹明. 含能材料. 2017(05)
[2]多孔铜尺度对其叠氮化反应的影响[J]. 李兵,曾庆轩,李明愉,吴兴宇. 含能材料. 2016(10)
[3]原位反应法制备填充叠氮化铜的碳纳米管阵列[J]. 王燕兰,张方,张蕾,张植栋,韩瑞山,孙星. 含能材料. 2016(04)
[4]MEMS用含能薄膜研究现状及进展[J]. 王述剑,彭泓铮,张文超,马立远. 含能材料. 2012(02)
[5]激光点火技术综述[J]. 赵兴海,高杨,程永生. 激光技术. 2007(03)
[6]碳纳米管的最新制备技术及生长机理[J]. 胡平安,王贤保,刘云圻,朱道本. 化学通报. 2002(12)
博士论文
[1]碳纳米管填充氧化剂复合含能材料的制备方法及应用研究[D]. 郭锐.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]Al/Ni纳米复合含能材料的制备、表征与性能研究[D]. 金晓云.南京理工大学 2012
本文编号：3120312
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