纳米铝粉基含能复合材料的制备与表征

发布时间：2017-07-01 10:11

  本文关键词：纳米铝粉基含能复合材料的制备与表征，由笔耕文化传播整理发布。

【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。
【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
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;TQ560.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-22
• 1.1 前言8-9
• 1.2 纳米复合含能材料研究进展9-20
• 1.2.1 超级铝热剂/亚稳态分子间复合材料9-16
• 1.2.1.1 溶胶-凝胶法9-10
• 1.2.1.2 反应抑制研磨法10
• 1.2.1.3 电化学法10-13
• 1.2.1.4 自组装法13-15
• 1.2.1.5 其他方法15-16
• 1.2.2 二元异质金属(非金属)复合含能材料16-18
• 1.2.3 单质炸药-氧化剂复合材料18-19
• 1.2.4 含氧化剂的纳米多孔硅复合材料19-20
• 1.3 本文的研究目的和内容20-22
• 第二章 实验部分22-27
• 2.1 实验试剂和仪器22
• 2.2 纳米Al/AP复合粒子的制备22-23
• 2.3 纳米Al/CuO复合粒子的制备23-24
• 2.3.1 纳米CuO粒子的制备23-24
• 2.3.2 纳米Al/CuO复合粒子的制备24
• 2.4 纳米Al/CuO-AP复合粒子的制备24-25
• 2.5 表征方法25-27
• 2.5.1 纳米复合粒子的结构表征25
• 2.5.2 纳米复合粒子的性能表征25-27
• 第三章 纳米Al/AP复合粒子的制备及其表征27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 纳米Al/AP复合粒子的结构表征27-32
• 3.2.1 SEM表征27-29
• 3.2.2 TEM表征29-30
• 3.2.3 FTIR表征30-31
• 3.2.4 XRD表征31-32
• 3.3 纳米Al/AP复合粒子的性能表征32-38
• 3.3.1 放热性能32-34
• 3.3.2 燃烧性能34-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 纳米Al/CuO复合粒子的制备与表征39-55
• 4.1 引言39
• 4.2 纳米CuO粒子的结构表征39-41
• 4.2.1 TEM表征39-40
• 4.2.2 XRD表征40-41
• 4.3 纳米Al/CuO复合粒子的结构表征41-49
• 4.3.1 SEM表征41-43
• 4.3.2 TEM表征43-44
• 4.3.3 XRD表征44-46
• 4.3.4 FTIR表征46-49
• 4.4 纳米Al/CuO复合粒子的性能表征49-54
• 4.4.1 放热性能50-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 纳米Al/CuO-AP复合粒子的制备与表征55-65
• 5.1 前言55
• 5.2 纳米Al/CuO-AP复合粒子的结构表征55-59
• 5.2.1 SEM表征55-56
• 5.2.2 TEM表征56-57
• 5.2.3 FTIR表征57-58
• 5.2.4 XRD表征58-59
• 5.3 纳米Al/CuO-AP复合粒子的性能表征59-64
• 5.3.1 放热性能59-61
• 5.3.2 燃烧性能61-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 结论与展望65-67
• 6.1 结论65
• 6.2 展望65-67
• 参考文献67-74
• 成果74-75
• 致谢75

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