纳米含能材料的概念与实践
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展1. 引言1.1 纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是一种新型的含能材料，在过去几年中得到了广泛的研究和应用。
随着纳米技术的快速发展，纳米复合含能材料在爆炸、火箭推进、火药和炸药等领域展现出了巨大的潜力。
研究人员利用纳米材料的特殊性质，将其与传统含能材料相结合，制备出具有优异性能的纳米复合含能材料。
近年来，研究者们在纳米复合含能材料领域取得了许多重要进展。
他们不断探索新的制备方法，优化材料的性能，探索其在军事和民用领域的应用潜力。
对纳米复合含能材料的基本原理和作用机制也有了更深入的理解。
在未来，随着纳米技术和含能材料技术的进一步发展，纳米复合含能材料有望实现更多的突破和应用。
通过不断的研究和创新，可以进一步提高纳米复合含能材料的性能，拓展其在能源领域的应用领域，为我国的国防建设和经济发展做出更大的贡献。
2. 正文2.1 纳米复合含能材料的定义与特点纳米复合含能材料是由含能材料与纳米材料按照一定比例混合、复合而成的新型材料。
其特点主要包括以下几个方面：1. 高能量密度：纳米复合含能材料因其纳米材料的高比表面积和能量释放速率快的特点，具有更高的能量密度，能够在相同体积下释放更多的能量。
2. 快速燃烧速度：纳米材料的小尺寸和高比表面积使得含能材料在燃烧过程中能够更快地释放能量，从而使得燃烧速度加快，能够在更短的时间内完成能量释放。
3. 提高稳定性：纳米复合含能材料的结构更加均匀稳定，能够避免含能材料中存在的局部缺陷或不均匀性导致的安全隐患。
4. 良好的可调性：通过控制纳米材料的种类、比例和尺寸，可以调控纳米复合含能材料的能量密度、燃烧速度等性能，使其能够满足不同的需求和应用场景。
纳米复合含能材料具有高能量密度、快速燃烧速度、提高稳定性和良好的可调性等特点，是一种具有广阔应用前景和发展潜力的新型含能材料。
2.2 纳米复合含能材料的制备方法纳米复合含能材料的制备方法主要包括物理方法和化学方法两大类。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是一种由纳米颗粒和含能材料组成的新型材料，具有较高的能量密度和较好的性能稳定性，被广泛应用于火箭推进剂、炸药和发动机等领域。
随着纳米技术的发展，纳米复合含能材料的研究取得了重要进展。
本文将从材料设计、合成方法和应用领域三个方面综述纳米复合含能材料的研究进展。
材料设计是纳米复合含能材料研究的关键环节。
通过合理的材料设计，可以调控材料的能量密度、热稳定性和安全性能等。
近年来，研究者们提出了多种新颖的材料设计思路。
设计了一种核壳结构的纳米颗粒，核部分是高能量含能材料，壳部分是稳定剂，可以提高材料的燃烧速度和热稳定性。
还有研究者通过调控纳米颗粒的形状、大小和分布等参数来优化材料的性能，例如可以通过合成纳米片状材料来增加材料的界面活性和燃烧速度。
纳米复合含能材料的制备方法也得到了重要的突破。
传统的制备方法往往需要高温和长时间的反应，难以获得纳米尺寸和较高的纯度。
而近年来，研究者们发展了一系列高效的合成方法。
溶胶凝胶法可以在低温下制备出纳米复合含能材料，避免由于高温反应产生的杂质。
还有研究者通过仿生合成的方法，模仿生物学体系中的合成过程，成功制备出了具有纳米尺寸和高纯度的复合含能材料。
这些新的合成方法为纳米复合含能材料的大规模制备提供了新的思路。
纳米复合含能材料在许多领域都有着广泛的应用。
在火箭推进剂领域，纳米复合含能材料可以提高燃烧速度和能量密度，实现更高的发射速度和较大的载荷。
在炸药领域，纳米复合含能材料可以提高爆燃速度和爆炸威力，用于军事作战和民用爆炸器。
在发动机领域，纳米复合含能材料可以替代传统燃料，提高发动机的性能和效率。
纳米复合含能材料还可以应用于能量存储、催化剂和传感器等领域。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是近年来材料科学领域中的研究热点之一，其研究旨在开发出具有高能量密度、高热稳定性和安全性的含能材料。
本文将对纳米复合含能材料的研究进展进行综述。
一、纳米复合含能材料的定义和分类纳米复合含能材料是指将纳米材料与含能物质粒子相互结合形成的一种新型材料。
根据纳米材料的种类和含能物质的类型，纳米复合含能材料可以分为纳米金属-含能物质复合材料、纳米氧化物-含能物质复合材料和纳米化学燃料-含能物质复合材料等。
二、纳米复合含能材料的制备方法纳米复合含能材料的制备方法多种多样，主要包括物理方法和化学方法两类。
1.物理方法物理方法包括球磨法、熔融法、气相沉积法等。
球磨法是将纳米金属粉末和含能物质粉末一起放入球磨罐中，在高速球磨的作用下，两者发生摩擦碰撞，形成纳米复合含能材料。
熔融法是将金属和含能物质一起加热熔融，然后迅速冷却得到纳米复合含能材料。
气相沉积法是利用高温气相反应将纳米金属颗粒和含能物质分子在气相中反应生成纳米复合含能材料。
2.化学方法化学方法包括溶液法、凝胶法、共沉淀法等。
溶液法是将金属盐和含能物质在溶剂中溶解，然后通过控制反应条件，使得纳米材料和含能物质分子发生反应生成纳米复合含能材料。
凝胶法是将金属盐和含能物质溶解在溶胶中，通过溶胶-凝胶过程得到纳米复合含能材料。
共沉淀法是将金属盐和含能物质一起加入反应溶液中，通过添加共沉淀剂或调节反应条件使得纳米复合含能材料沉淀出来。
三、纳米复合含能材料的性能纳米复合含能材料具有许多优异的性能，主要包括高能量密度、高热稳定性和安全性。
1.高能量密度纳米材料的特殊结构使得纳米复合含能材料具有高能量密度。
纳米材料具有较大的比表面积和较小的颗粒尺寸，有利于提高含能物质的氧化还原反应速率，从而提高能量输出效果。
2.高热稳定性纳米复合含能材料具有较好的热稳定性，能够抵抗高温条件下的热分解、氧化或爆炸。
纳米材料的高表面能和界面作用使得其能够吸收和释放能量，从而对抗高温下的热分解。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是近年来在含能材料领域取得较大突破的一种新型材料。
它将纳米技术与含能材料相结合，通过调控纳米结构和界面效应，实现热力学性能的提升、能量密度的增加和安全性能的改善。
纳米复合含能材料因其独特的结构和性能优势，被广泛应用于火箭发动机、炸药、聚能器等领域。
本文将对纳米复合含能材料的研究进展进行综述。
纳米复合含能材料的制备方法主要有两种：直接方法和间接方法。
直接方法是将纳米粒子与含能物质直接结合，常见的直接合成方法有共沉淀法、溶胶凝胶法和溅射法等。
间接方法是将纳米材料与含能物质通过物理或化学方法进行复合，常见的间接合成方法有择优吸附法、共沉淀法和激光烧结法等。
这些方法制备的纳米复合含能材料具有较高的能量密度、较低的热释放速率和优异的力学性能。
首先是纳米复合含能材料的能量密度提升。
纳米材料具有较高的比表面积和界面能，能够有效提高含能材料的能量密度。
研究者通过控制纳米粒子的大小和形状，以及复合材料的结构和界面效应，提高复合含能材料的能量密度。
将Al和Fe2O3纳米颗粒复合制备的含能材料，其能量密度相比传统含能材料提高了20%以上。
其次是纳米复合含能材料的安全性能改善。
传统含能材料在受到外界刺激时容易发生剧烈爆炸，安全性能较差。
纳米复合含能材料由于具有较小的尺寸和较高的比表面积，使得燃烧速率变慢，能够有效减轻爆炸能量的释放，提高材料的安全性能。
通过添加可燃和不可燃纳米材料，还可以进一步提高材料的安全性能，增加材料的自熄性能，减轻爆炸伤害。
再次是纳米复合含能材料的燃烧机理研究。
纳米复合含能材料具有特殊的燃烧特性和反应动力学行为，研究其燃烧机理对于揭示纳米复合含能材料的燃烧过程和优化材料性能具有重要意义。
研究者通过表征材料的燃烧产物和燃烧反应过程，揭示了纳米复合含能材料的燃烧动力学与热力学特性，并提出了相应的动力学模型，为纳米复合含能材料的设计和开发提供了理论指导。
最后是纳米复合含能材料在火箭发动机和炸药等领域的应用。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是指将含能材料与纳米材料进行混合或复合，以提高其燃烧性能、热学性能和安全性能。
近年来，随着纳米技术的发展，纳米复合含能材料在火箭发动机、火炮弹药、爆炸装置等军事领域的应用日益广泛。
其在民用领域的应用也在逐渐增多，如火箭燃料、汽车空气袋、民用防爆箱等。
本文将从纳米复合含能材料的研究背景、研究方法、研究进展以及未来发展趋势等方面进行探讨。
一、研究背景随着传统含能材料在军事和民用领域中的应用需求不断增加，人们对其性能的要求也越来越高，如能量密度更高、热学性能更稳定、安全性更好等。
而纳米复合含能材料因其独特的纳米效应和界面效应，能够有效提高含能材料的性能，因此受到了研究者的广泛关注。
二、研究方法1.制备方法纳米复合含能材料的制备方法主要包括物理方法和化学方法两种。
物理方法主要是利用物理手段将纳米材料与含能材料进行混合，如共沉淀法、溶胶凝胶法、气相沉积法等；而化学方法则是利用化学反应将纳米材料与含能材料进行化学反应，如原位合成法、溶剂热法、溶液共混法等。
2.性能评价对纳米复合含能材料的性能进行评价也是研究的关键之一。
主要包括能量密度、燃烧速度、爆炸热、热稳定性、摩擦感度、冲击感度等性能指标的测试和分析。
三、研究进展1.纳米复合含能材料的组成纳米复合含能材料通常由含能材料和纳米材料两部分组成。
含能材料主要包括硝化油、硝酸酯、三硝基苯等传统含能材料，纳米材料主要包括纳米金属粉末、纳米金属氧化物、碳纳米管、纳米石墨烯等。
通过将纳米材料与含能材料进行复合，可以有效提高含能材料的燃烧速度、爆炸热和热稳定性等性能指标。
将纳米金属粉末与硝化棉复合可以显著提高硝化棉的燃烧速度和能量密度；将纳米石墨烯与硝酸酯进行复合可以提高硝酸酯的热稳定性。
纳米复合含能材料在军事和民用领域的应用也在不断拓展。
在军事领域，纳米复合含能材料可以用于改进火箭发动机、导弹推进剂、火炮弹药等；在民用领域，它还可以用于汽车安全气囊、防弹材料、民用爆炸装置等。
纳米复合材料在能源方面的应用研究
纳米复合材料在能源方面的应用研究随着全球对环境保护和可持续发展的重视，能源问题成为各国政府和科学家关注的焦点。
纳米技术作为一项前沿技术，已经在许多领域得到了广泛的应用，其中在能源领域的应用也备受关注。
纳米复合材料是当前研究热点之一，其在能源方面的应用前景广阔。
一、纳米复合材料的概念及特点纳米复合材料指的是通过控制尺寸在1-100nm范围内的纳米材料与其他材料或化合物进行复合形成的新材料。
与传统材料相比，纳米复合材料具有以下特点：1. 卓越的力学性能：由于纳米材料在尺寸上的变化导致其表面积和晶界面积增大，从而提高了复合材料的强度、硬度和韧性。
2. 突出的光电性能：在纳米材料的尺寸下，能带结构和电子结构发生变化，从而改变了材料的光电性能。
3. 特有的催化性能：由于纳米材料表面的原子和键的数量较大，因此在催化反应中起到更为明显的作用，可以提高催化反应活性和选择性。
二、纳米复合材料在能源领域的应用1. 锂离子电池锂离子电池作为目前最为广泛的可充电电池，具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点。
纳米复合材料作为锂离子电池中的正极、负极材料或隔膜材料，可以有效地提高电池的性能。
例如，将纳米二氧化钛与石墨烯复合后，可以提高石墨烯导电性和纳米二氧化钛的催化性能，从而改善锂离子电池的循环寿命和充放电能力。
2. 太阳能电池太阳能电池是一种将太阳辐射能转化为电能的设备。
纳米复合材料作为太阳能电池中的光电转换层（光伏层）可以大大提高太阳能的转换效率。
例如，将纳米TiO2与有机染料复合，可以有效提高太阳光的吸收范围和光电转换效率，同时减小光伏层厚度，降低制造成本。
3. 燃料电池燃料电池是一种将化学能转化为电能的设备，可以直接利用燃料（例如氢、甲烷等气体）进行发电。
纳米复合材料作为燃料电池中的电催化剂，可以提高电池的转换效率和稳定性。
例如，将纳米铂颗粒与多孔氧化铝复合后制成电催化剂，可以提高氧气还原反应的催化效率和稳定性，从而提高燃料电池的功率输出和寿命。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展【摘要】纳米复合含能材料是一种具有巨大潜力的新型材料，在能源领域备受关注。
本文概述了纳米复合含能材料的研究进展，重点介绍了其制备方法、性能优化、应用领域、安全性和未来发展趋势。
制备方法的研究包括溶液法、溶胶-凝胶法、机械合成等多种途径，性能优化方面主要集中在提高能量密度、增强热稳定性等方面。
纳米复合含能材料在能源领域的应用前景广阔，包括火箭推进剂、炸药、防弹材料等方面。
安全性研究则关注着材料的稳定性和燃烧控制。
未来发展趋势将聚焦于高性能、低毒性、绿色环保等方向。
纳米复合含能材料的研究将为能源领域带来新的突破，具有重要的应用前景。
【关键词】纳米复合含能材料、研究进展、制备方法、性能优化、能源领域应用、安全性、未来发展趋势1. 引言1.1 纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是一种新型的含能材料，具有独特的结构和性能，近年来受到了广泛的关注和研究。
随着纳米技术的不断发展，纳米复合含能材料在含能材料领域中展现出了巨大的应用潜力，成为当前研究的热点之一。
纳米复合含能材料的研究进展主要体现在以下几个方面：制备方法的不断创新。
研究人员通过结合不同的纳米材料，优化制备工艺，实现了纳米复合含能材料的高效制备。
性能的持续优化。
通过调控纳米材料的种类、形貌和结构，有效提升了纳米复合含能材料的能量密度、燃烧速度等性能指标。
在能源领域的广泛应用。
纳米复合含能材料不仅可以作为高效的燃料使用，还可以应用于催化剂、储能等领域，具有广阔的应用前景。
研究人员也在不断探索纳米复合含能材料的安全性，确保其在实际应用中的安全可靠性。
未来，随着纳米技术和含能材料领域的不断发展，纳米复合含能材料将在更广泛的领域展现出其独特优势，为能源领域的发展做出更大的贡献。
2. 正文2.1 纳米复合含能材料的制备方法研究纳米复合含能材料的制备方法是该领域研究的核心之一，研究人员通过不断探索和创新，不断提高纳米复合含能材料的制备效率和性能。
纳米含能材料国内外研究现状
纳米含能材料国内外研究现状在新型含能材料中，具有高能量释放速率、高能量转化速率和低敏感性的纳米含能材料已成为研究的热点，而介稳态分子间纳米复合含能材料(MIC)由于其高放热性和能量释放率的可调性成为国内外主要研究的对象。
国外研究表明将铝热剂的粒度从微米超细化到纳米级时，它的反应速度会大大的提高，能量释放迅速，最快的可以超过千倍，如纳米Al/MoO3铝热剂，燃速大约为400m/s，反应区温度为3253 K。
因此纳米铝热剂近年来成为国内外研究的热点，其中如何制备性能良好的纳米铝热剂是最为关键。
通常制备MIC的方法分为为机械球磨法、溶胶．凝胶法和物理气相沉积法。
自上世纪90年代开始，就已经见有关纳米级的MIC/HMX 的公开报道，国外对于MIC/HMX的研究比国内要早。
而国内则是最主要集中在Al/CuO等极少数材料，纳米Al/MoO3含能材料在国内则没有见公开的报道，而添加纳米级炸药HMX 的MIC/HMX更是少之又少。
32261Kevin C W[1]等研究者通过采用固相反应的方法，再进一步加入分散剂来改善纳米粒子的团聚问题，制备出了纳米Al/MoO3铝热剂。
方法为：称取一定量的纳米铝粉和纳米三氧化钼粉末，置于反应容器中，然后加入正己烷进行进一步的处理，之后再进行超声分散混合，处理，最后真空干燥，得到复合颗粒。
与微米级这两种成分粒子通过常规物理混合得到的样品相比，纳米铝热剂的燃速更高，可以达到442m/s。
谯志强[2]等研究者基于猛炸药的起爆药替代物的主要原料为超细颗粒猛炸药、纳米铝粉和纳米金属氧化物，采用溶胶-凝胶的方法制备出了纳米级的Fe2O3，采用溶剂-非溶剂的方法制备出超细的RDX 颗粒，最后再采用超声波复合法进一步实现纳米铝热剂对RDX 颗粒表面的包覆。
它是通过一种特殊的复合物微观结构进行设计（如图1所示），在细颗粒炸药表面包裹一层具有很高燃烧速度的添加剂，从而形成一个以细颗粒炸药为核以高速添加剂为壳的核/壳型复合物，壳层添加剂高速燃烧释放的热量可以作为核层细颗粒炸药的点火源。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是一种将纳米技术与含能材料相结合的新型材料，具有高能量密度、高燃烧速度和良好的稳定性等优点，因此在军事、航空航天、火箭发动机等领域有着重要的应用前景。
近年来，随着纳米技术的发展和应用，关于纳米复合含能材料的研究也日益受到重视，取得了一系列令人振奋的进展。
一、纳米复合含能材料的种类纳米复合含能材料主要包括纳米氧化物、纳米金属、纳米碳材料等。
纳米氧化物材料如氧化铝、氧化钛等，具有优良的化学稳定性和热稳定性，可以作为含能材料的助燃剂或增塑剂；纳米金属材料如纳米铝、纳米镁等，具有高燃烧热、高氧化活性和燃烧速度快的特点，可以作为含能材料的主要燃料成分；纳米碳材料如碳纳米管、石墨烯等，具有优异的导热性能和燃烧速度，可以增强含能材料的燃烧性能。
制备纳米复合含能材料的方法主要包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、溶剂热法、机械合金化法等。
溶胶-凝胶法是一种简单易行的制备方法，通过将金属盐和含能化合物混合后形成凝胶，在适当的条件下干燥和煅烧，即可得到纳米复合含能材料；共沉淀法则是将金属盐和含能化合物的盐溶液混合后，通过添加沉淀剂使其发生沉淀反应，最终得到纳米复合含能材料。
溶剂热法则是将金属盐和含能化合物混合后在高温高压的溶剂条件下合成，最终得到纳米复合含能材料；机械合金化法则是通过球磨或挤压等机械方法使金属和含能物质混合达到纳米级别，然后进行烧结制备出纳米复合含能材料。
近年来，国内外许多研究机构对纳米复合含能材料进行了深入的研究，并取得了许多创新成果。
在含能材料的研究方面，研究人员不断地探索新的纳米复合含能材料的制备方法和性能调控技术，提高了纳米复合含能材料的能量密度和燃烧性能。
在制备方法方面，研究人员提出了多种新型的制备方法，如微乳液法、超声波辅助法、电子束辅助法等，这些方法能够有效地控制纳米复合含能材料的粒径和分散性，提高了纳米复合含能材料的燃烧速度和能量密度。
在性能调控技术方面，研究人员不断地探索新的添加剂和改性方法，如添加纳米氧化物助燃剂、纳米碳材料增塑剂等，这些添加剂和改性方法能够有效地提高纳米复合含能材料的燃烧速度和稳定性，使其在实际应用中更加可靠。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料是指将纳米技术与含能材料相结合，通过改变材料的结构和性能，提高材料的能量密度和安全性能。
近年来，纳米复合含能材料的研究取得了重要进展，其在新能源、火箭发动机等领域具有广阔的应用前景。
纳米复合含能材料的研究在提高材料的能量密度方面取得了重要突破。
利用纳米技术可以制备出颗粒尺寸均匀、粒径分布窄的含能粉末，这种粉末在燃烧过程中能够释放出更多的能量。
纳米复合材料的界面效应还可以提高材料的燃烧速率，进一步增加能量密度。
纳米复合含能材料能够显著改善材料的安全性能。
传统含能材料容易产生不稳定的热点，导致燃烧剧烈而不可控制。
而纳米复合含能材料由于具有较小的颗粒尺寸和较大的表面积，能够引起较低的燃烧温度和燃烧速率，从而降低了燃烧的剧烈程度，提高了材料的安全性能。
纳米复合含能材料还具有良好的热稳定性和疏水性。
由于纳米复合材料的颗粒尺寸较小，有利于材料的热传导和热扩散，在高温下能够保持材料的结构稳定性。
纳米复合含能材料的表面还具有很强的疏水性，能够有效阻止氧气的进一步扩散，提高材料的氧化稳定性。
纳米复合含能材料的研究还面临一些挑战。
纳米复合材料的制备难度较大，需要掌握纳米技术和含能材料制备技术的综合能力。
纳米复合材料的性能改善机制还不够清晰，需要进一步加强材料结构与性能之间的关联研究。
纳米复合材料在大规模制备和应用方面还存在一定的技术难题，需要进一步解决。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展1. 引言1.1 纳米复合含能材料的概念纳米复合含能材料是指将含能材料与纳米材料进行组合，形成具有新颖结构和性能的复合材料。
纳米复合含能材料的设计与制备旨在提高含能材料的能量密度、燃烧速度和稳定性，从而实现更高效的能量释放和更可靠的应用。
通过在纳米尺度上调控材料的结构和性能，纳米复合含能材料具有优良的热力学和动力学性能，有望在火箭推进、炸药、火箭弹等领域发挥重要作用。
1.2 研究背景纳米复合含能材料是近年来在含能材料领域备受关注的研究课题。
传统含能材料在安全性、性能和环境友好性方面存在一定的局限性，因此人们希望通过引入纳米技术来改善这些问题。
纳米复合含能材料的研究背景主要包括以下几个方面：传统含能材料存在能量密度低、灵敏性差和安全性不足等问题。
随着科技的发展，人们对含能材料的性能和安全性要求越来越高，因此需要开发新型的含能材料来满足不同领域的需求。
纳米技术的快速发展为含能材料的研究提供了新的思路和方法。
纳米材料具有特殊的物理、化学和结构特性，可以显著改善含能材料的性能，并且可以实现对含能材料微观结构的精确控制。
纳米复合含能材料能够有效提高材料的储能密度、增强燃烧速度和改善燃烧产物的稳定性。
这些优势特性使纳米复合含能材料在火箭推进剂、炸药、燃烧增强剂等领域具有广阔的应用前景。
研究纳米复合含能材料具有重要的科学意义和应用价值，可以促进含能材料领域的技术革新和发展。
1.3 研究意义纳米复合含能材料的研究具有重要的意义。
一方面，纳米复合含能材料具有较高的能量密度和热释放速率，可以提高含能材料的性能，有利于提高火箭发动机、炸药等领域的性能和效率。
纳米复合含能材料的制备方法具有一定的挑战性，需要深入研究和探索。
开展纳米复合含能材料的研究对我国国防科研和民用领域具有重要意义。
纳米复合含能材料还具有环保和安全的优势，可以替代传统的含能材料，减少对环境的污染，并提高生产安全性。
在纳米技术不断发展的今天，深入探索纳米复合含能材料的研究具有重要意义，有望推动含能材料领域的发展，促进科技创新。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展1. 引言1.1 纳米复合含能材料的定义纳米复合含能材料是由含能物质与纳米材料（如纳米粒子、纳米管、纳米结构）在微观尺度上形成的复合材料。
这种材料结构独特，具有优异的性能，能够在小体积内储存更多的能量，从而实现更高的能量密度。
与传统含能材料相比，纳米复合含能材料具有更快的燃烧速度、更高的热释放速率和更低的灰渣生成率，可以实现更高效的能量转化。
通过控制纳米材料的大小、形貌和分布等因素，可以有效调控纳米复合含能材料的性能，使其在能量释放方面表现出更为优越的特性。
纳米复合含能材料的研究对于提高爆炸能量转化效率、减轻枪炮装备负荷、改善火箭发动机性能等具有重要意义，对未来的军事和民用领域都具有广泛的应用前景。
1.2 研究背景《纳米复合含能材料的研究背景》纳米复合含能材料是一种结合了纳米技术和含能材料领域的新型材料，具有独特的物理化学性质和应用潜力。
随着科技的不断进步和发展，对于能源的需求日益增长，传统含能材料在储存和释放能量时存在着一些限制，如能量密度低、释放速度慢、安全性差等。
研究人员开始将纳米技术应用于含能材料的领域，通过纳米复合技术，将不同类型的纳米材料组装在一起，形成新型的含能材料，旨在解决传统含能材料的不足之处。
纳米复合含能材料的出现为能量储存和释放领域带来了新的希望和机遇。
通过合理设计和调控，纳米复合含能材料能够具备更高的能量密度、更快的释放速度、更好的安全性等优势，为实现高效能源转换和利用提供了可能。
对纳米复合含能材料的研究和应用具有重要的科学意义和实用价值。
在未来的研究中，我们可以进一步探索纳米复合含能材料的制备方法、性能提升途径、应用领域等方面，以推动这一领域的发展和推广。
2. 正文2.1 纳米复合含能材料的制备方法纳米复合含能材料的制备方法主要包括物理方法和化学方法。
物理方法主要是通过物理手段将纳米颗粒与含能材料进行混合或结合，如机械合金化、溶液共沉积、等离子热喷涂等。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是一种新型的高能材料，其具有更高的比能量、更快的燃烧速度和更高的燃烧温度，因此在军事、航空航天和民用领域都具有广阔的应用前景。
随着纳米技术和含能材料研究的不断深入，纳米复合含能材料的研究进展迅速，为其在各个领域的应用提供了更为可靠的技术支撑。
在过去的几十年中，随着纳米技术的发展和含能材料研究的深入，纳米复合含能材料得到了广泛的关注。
这类材料通常是由含能物质和纳米材料组成的复合体系，其燃烧性能和热学性能均显著提高。
在含能物质方面，常用的有硝化甘油、六硝基二苯胺等；而纳米材料则包括纳米氧化物、纳米金属、纳米碳材料等。
通过将这些材料进行复合，可以有效地改善含能材料的性能，使其具有更高的能量密度和更快的燃烧速度。
目前，国内外已有许多研究团队致力于纳米复合含能材料的研究，并取得了一系列重要的进展。
二、纳米复合含能材料的制备方法纳米复合含能材料的制备是研究的关键环节之一。
目前，常用的制备方法主要包括机械合成法、溶液浸渍法、溶胶凝胶法、沉淀法等。
这些方法在不同的研究对象和应用领域中均有所应用，但各自也存在着一定的局限性。
机械合成法适用于大规模生产；溶液浸渍法能够制备均匀的复合材料；溶胶凝胶法则适用于制备纳米尺寸的复合材料；而沉淀法则适用于制备粉末状复合材料。
随着科技的不断进步，研究人员对纳米复合含能材料的制备方法也在不断进行改进和创新，以期提高制备效率和性能。
纳米复合含能材料的性能改进主要包括比能量的提高、燃速的加快和燃烧温度的增加。
在比能量方面，研究人员通常会选择高能量密度的含能物质，并通过纳米复合技术来提高其比能量。
在燃速方面，通过调控纳米材料的分散和反应性，可以有效地加快燃烧速度。
而在燃烧温度方面，通常选择具有高燃烧温度的纳米材料进行复合，以提高含能材料的燃烧温度。
这些性能改进措施使得纳米复合含能材料具有更高的能量密度和更快的燃烧速度，从而在军事和民用领域有着广泛的应用前景。
etn基纳米复合含能材料的制备及性能研究
etn基纳米复合含能材料的制备及性能研究摘要：etn基纳米复合含能材料是一种具有高性能、优质多孔结构、表面化学活性、可调控能量充放以及可小型化的新型复合材料，可以用于电池、电容器、汽车发动机等领域。
本文综述了etn基纳米复合含能材料的合成方法、表征方法和性能研究，旨在给出etn基纳米复合含能材料的综合研究，为应用该材料的进一步研究提供参考。
正文：1、tetn基纳米材料的基本概念etn基纳米复合含能材料是一种新型的复合材料，可以用于电池、电容器、汽车发动机等领域。
它具有高性能、优质多孔结构、表面化学活性、可调控能量充放和可小型化等特点，为改善储能设备的容量、功率和寿命提供了一个潜在的方案。
etn基纳米复合含能材料是一种以etn为基体，以碳纳米管、石墨烯、金属纳米粒子等负载物为分散相，在etn基体中分散均匀的复合材料。
其结构表现为etn基体与碳纳米管、石墨烯或金属纳米粒子分散分子间的共同作用，随着负载物的增加，在etn基体中的碳纳米管、石墨烯和金属纳米粒子构成网状复合薄膜，形成高度可调节的多孔复合材料，这种新型复合材料可以改善现有材料的电池和电容器性能，使其能量容量和充电寿命有更大的提高。
2、tETN基纳米含能材料的制备方法1）分散负载物的合成：碳纳米管、石墨烯和金属纳米粒子是etn 基纳米复合含能材料的核心负载物，是etn基纳米复合含能材料高性能的重要保证。
碳纳米管的合成一般采用催化热法、直流磁控溅射（DCP）法、半导体照明（LED）法等，可以产生具有不同结构和几何形状的碳纳米管。
石墨烯可由石墨源材料，如活性炭、聚碳酸酯等，采用法拉第炉技术、化学气相沉积（CVD）技术等合成方法，制备出纳米级大小、较高纯度的石墨烯纳米片。
金属纳米粒子常用的合成方法有金属硫化物液相反应法、硝酸钠碘化钾水溶液电催化法、金属碳化物电解法等。
2）etn基纳米复合的制备：etn基纳米复合材料的合成，主要有三种方法：（1）均相溶液法，即将反应剂etn与形成复合材料的负载物分子混合，搅拌成均匀溶液，通过热处理或化学反应形成复合材料；（2）固相发泡法，即将反应剂etn混合物和负载物分散物混合，在固相发泡的条件下反应；（3）气相沉积（CVD）法，即将反应剂etn 和形成复合材料的负载物（如碳纳米管）分子分散成溶液，通过气相沉积技术形成复合材料。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是指利用纳米技术制备的具有高能量密度和高能量释放速率的含能材料。
它们具有在推进剂、炸药、火箭燃料等领域具有广泛应用前景。
随着纳米科技的快速发展，纳米复合含能材料的研究也取得了显著进展，主要体现在以下几个方面。
纳米复合含能材料的制备技术得到了极大的改进。
传统的方法往往需要采用高温高压条件下进行反应，而纳米复合含能材料的制备则可以在常温常压下进行。
近年来，研究人员利用溶胶凝胶法、共沉淀法、气相沉积法等制备技术，成功制备了一系列具有优良性能的纳米复合含能材料。
纳米复合含能材料的性能得到了显著提升。
纳米材料具有较高的比表面积和较小的尺寸效应，能够增加材料的能量密度和能量释放速率。
研究人员通过在含能材料中引入纳米颗粒、纳米管、纳米纤维等纳米结构，可以显著改善材料的燃烧特性，提高材料的能量密度和热稳定性。
纳米复合含能材料的应用范围也不断扩大。
除了作为推进剂、炸药和火箭燃料等传统领域，纳米复合含能材料还广泛应用于电池、催化剂等能源领域。
纳米复合含能材料在电池领域的应用可以提高电池的能量密度和循环稳定性，从而推动电动汽车、储能设备等新能源装备的发展。
纳米复合含能材料的安全性和环境友好性得到了大幅提升。
传统的含能材料往往存在爆炸性和有毒性等安全隐患，而纳米复合含能材料通过合理设计和调控材料结构，可以有效降低材料的敏感性和毒性，提高材料的安全性和稳定性。
纳米复合含能材料的制备过程通常无需采用有机溶剂和高温高压条件，对环境友好。
纳米复合含能材料的研究进展取得了显著成果。
通过改进制备技术、提高性能、扩大应用范围、提高安全性与环境友好性等方面的努力，纳米复合含能材料将会在能源、国防、环境等领域发挥重要作用，为人类社会的进步做出贡献。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是指由纳米量级的活性物质和辅助材料组成的复合体系，具有高能量密度、快速反应性和可调控的特性。
近年来，纳米复合含能材料的研究取得了重要的进展，对提高火箭推进剂、炸药和燃料电池等领域的性能具有重要的应用价值。
研究人员通过改变纳米颗粒的形貌和尺寸来提高纳米复合含能材料的能量密度。
相比传统材料，纳米颗粒的比表面积较大，能够提供更多的反应界面，从而增加能量释放。
研究人员还通过控制纳米颗粒的尺寸，实现了能量密度的调控。
通过调整纳米颗粒的尺寸，可以实现不同能量密度的炸药，从而满足不同用途的需求。
研究人员开展了纳米复合含能材料的界面设计和改性研究。
界面设计是指通过调控不同物质之间的界面结构和相互作用，进一步提高材料的性能。
研究人员通过界面改性，可以使纳米颗粒之间达到更强的相互作用力，从而提高能量释放速率。
界面改性还可以减小纳米颗粒的热失控风险，提高材料的安全性能。
研究人员利用纳米技术实现了纳米复合含能材料的可控合成和结构调控。
纳米技术在材料合成和结构调控方面具有独特的优势，可以实现纳米颗粒的精确控制。
利用溶胶凝胶法、热分解法和气相凝聚法等纳米技术，可以合成出具有不同形貌和尺寸的纳米颗粒。
研究人员还通过掺杂、包覆和复合等手段，实现了纳米复合含能材料结构的调控，进一步提高了材料的性能。
研究人员将纳米复合含能材料应用于火箭推进剂、炸药和燃料电池等领域，取得了显著的应用效果。
纳米复合含能材料在火箭推进剂中的应用，可以提高推力和燃烧效率，达到更远的航程。
纳米复合含能材料在炸药领域的应用，则可以实现更高的爆炸能量密度和更低的灵敏度，提高爆炸装置的性能。
纳米复合含能材料在燃料电池领域的应用，可以实现更高的能量转化效率和更长的使用寿命。
纳米含能材料的概念与实践
纳米含能材料的概念与实践莫红军9赵凤起(西安近代化学研究所9陕西西安710065)摘要:纳米含能材料目前正处于从概念向实践发展的过程中,在分析其概念产生背景和概念内涵的基础上9介绍和总结了纳米含能材料的制备~表征~性能以及结构与性能之间关系的研究进展9评述了其应用优越性和可预见的应用领域9也展望了今后深层次研究中的一些主题和在弹药中应用的远景,附参考文献13篇,关键词:应用化学;纳米含能材料;概念;制备;表征中图分类号:T@56;TJ55文献标识码:文章编号:1007-7812(2005)03-0079-04The Concept and Practice of Energetic NanomaterialsMO Hong-jun9ZH O Feng-gi(Xi/an Modern Chemistry research Institute9Xi/an7100659China)Abstract:Energetic nanomaterials offer the potential of extremely high energy release9extraordinary combustion efficiency9high degree of tailorability with regards to rate of energy release9and reduced sensitivity.In this article9the concept issue(background and connotation)of energetic nanomaterials was introduced9and its recent progress in preparation9characterization9properties9relationship between structure and properties was summarized9and its superiority9possible and practical applications was reviewed with13references respectively. In addition9some major problems in further research of energetic nanomaterials and their application in ammunition were also prospected.Key words:applied chemistry;energetic nanomaterials;concept;preparation;characterization引言含能材料及其在武器系统中的应用是国防科技的核心9是武器弹药具备高性能的重要基础,高性能武器弹药的发展对含能材料的综合性能要求越来越高9更强大的功效性能~能量释放的高度可控性~钝感和环境友好是要求的4个主要方面[1~3]9而传统含能材料难以满足这些要求9这是目前含能材料界面临的普遍性问题,一些专家认为发展新型的先进含能材料是解决问题的根本出路[2~3]9在各种新型含能材料的探讨和研究中9含能材料的纳米化技术思路日益为人们所认识和了解9纳米含能材料的概念正逐步形成9其探索实践正深入发展,2001年4月9美国化学会召开了主题为纳米材料的国防应用的第221届全国会议9探讨的四个专题之一就是纳米含能材料[4],美国在纳米含能材料领域的研究工作大约已进行了10年9美国空军2001年在纳米含能材料领域投入的研究经费占其整个纳米技术研究经费的11%[5],美国陆军研究实验室武器与材料研究部的Miziolek博士指出9纳米含能材料正成为美国一个新兴的国家重要技术领域[6],美国陆军在寻求下一代火炸药的基础研究工作框架[2]中9也将纳米含能材料列为重要的研究领域,研究[1~6]表明9纳米含能材料将提供如下潜在性能优势:极高的能量释放速率~超常的燃烧(能量转化)效率~能量释放的高度可调性和降低敏感性9纳米含能材料也可以增强火炸药的力学性能,1纳米含能材料概念产生的背景1.1含能材料的共性及发展趋势所有含能材料在组成上的共性为:都是氧化剂和燃料成分(基团)的组合;在功效发挥过程方面的共性是能量释放过程都以氧化还原反应为基础,含能材料的性能除了与化学组成有关外9还与能量释放过程密切相关,国内文献[7]对当今含能材料的发展趋势给出了如下表述:在武器系统新需求的推动收稿日期:2005-05-27作者简介:莫红军(1973-)9男9工程师9从事火炸药及应用技术情报研究,97第28卷第3期2005年8月火炸药学报Chinese Jo!rnal of E"plosi#es$Propellants下9含能材料的研究已由早先的直接倾向于实际应用发展到现在的基础与应用研究并重9由大量合成和工程研究扩展到能量释放的分子动力学和细观微观和介观结构研究G目前国内外进行的研究是这种发展趋势的具体体现9就是从物质基础方面和介观领域着手研究含能材料的性能问题G1.2传统含能材料氧化剂燃料的结合**分散尺度及其普遍意义上的性能特点传统含能材料按氧化剂与燃料的结合方式通常分为两种 1 氧化剂和燃料基团结合**分散尺度处于原子\分子水平的单质含能材料9这类含能材料主要以单质炸药\含能黏合剂和增塑剂为代表9往往是各种实际应用复合含能材料的关键原材料9单质含能材料是氧化性基团与还原性燃料基团在原子分子水平的组装体系 2 氧化剂和燃料组分结合**分散尺度处于宏观微米级物理状态的复合含能材料如含铝混合炸药和复合推进剂等9主要由单质含能材料\燃料\氧化剂以及其它功能组分通过常规物理方式混合后制造成型9是可用氧化剂和燃料组分在宏观尺度上混合组装的复合体系9主要应用于各种含能装置系统G因受到物质分子化学稳定性和合成方法的限制9目前单质含能材料难以达到理想的氧燃组合及平衡9其密度也难有进一步提高9其能量密度的最高值仅为12m3[8]但单质含能材料中氧化性和还原性基团的分散均匀性最高9达到了微观的原子-分子水平9其能量释放过程及释放速率由其化学反应动力学所控制9与氧化剂燃料间质量传递过程无关反应发生在分子内9能最大限度的发挥其固有的威力G复合含能材料通过合理配方可达到理想的氧-燃平衡9其密度也可以很接近单质含能材料9其最大可能的理论能量密度较单质含能材料高近一倍达23m3[8]但复合含能材料中主要组分氧化剂\燃料的分散均匀性处于微米级9其能量释放过程除了与其配方组分所固有的性质有关外9主要还受氧化剂还原剂间的质量传递过程所制约9所以实际做功时9目前复合含能材料的能量释放速率和效率一般都不能达到单质含能材料的水平9其高能量密度的优点并不能被充分发挥出来G Simpson[9]认为9含能材料领域一直存在一对难以调和的矛盾就是**更高的能量密度对更大的威力能量的快速\完全释放G综上所述9含能材料应具备高性能的基础条件包括 1 具有理想的氧燃组合及平衡9以达到尽可能高的能量密度9 2 氧化剂燃料结合的尺度及微观结构对能量释放过程的影响要尽可能地小G1.3传统含能材料在应用中面临的性能问题含能材料能否成功应用于武器系统的主要考虑因素包括功效性能如能量密度\能量释放速率等\长期贮存安定性和对意外刺激的敏感性钝感弹药特性三个方面9近年来能量释放的高度可调控性也越来越受到关注9传统含能材料在满足上述性能要求方面面临巨大挑战G在固体推进剂方面9当今和将来应用主要提出了高能\提高燃速和燃速可调性\力学性能好\低特征信号\钝感等要求9而目前推进剂领域调控这些性能的常规技术手段难以满足这些要求9往往还相互矛盾G在军用混合炸药方面9如目前含铝混合炸药在能量密度方面很有吸引力9但常规铝粉与氧化剂之间的反应过程制约了其能量释放速率和效率9导致含铝炸药所具有的高能量密度不能有效释放和可控释放9最终影响战斗部的毁伤性能G在火工品方面9高性能起爆器对含能材料装药提出了高起爆威力\高反应灵敏度和灵敏度可精确调控\高安全性和高可靠性的要求9这也是传统含能材料所面临的挑战G 传统含能材料面临的这些问题9目前已形成的一个普遍认识9即这些问题具有本质上的一致性9可归结到含能材料的能量释放动力学方面9与含能材料能量释放过程中的传质\传热过程密切相关G因此9目前要解决的重大基础问题就是在更小的尺度范围内了解其功效发挥能量释放过程的本质特性9并发现和利用这些特性来调控含能材料的性能G2纳米含能材料的概念2.1微结构是决定能量释放过程的关键因素大量的理论和实践研究[10]表明9含能材料的能量释放过程引发\燃烧\爆轰及效能与其微结构氧化剂与燃料的分散-结合尺度密切相关9单质含能材料和复合含能材料的性能特点就是有力的证明G复合含能材料氧化剂燃料分散-结合的尺度及微结构对决定其功效性能的能量释放过程的影响是问题的根本所在G改善复合含能材料体系的微结构\尽量降低其中各组分的分散-结合尺度\提高主要组分的分散均匀性一直以来都是获得高性能配方的主要技术思路9这在显著增强复合含能材料做功时的传质效率\降低质量传递过程对其性能的影响\改善反应性能\使其能量释放效率和速率可根据需要调节方面是有理论和实践依据的9常规复合含能材料制造工艺中的许多技术手段都是这一思路的体现G2.2含能材料的纳米化技术思路对于含能材料氧化剂与燃料组分基团间的分散-结合尺度而言9单质含能材料所具有的分子-原子级无疑是最理想的9但理论和实践[8]证明9要实现各种理想氧燃比下的氧化剂-还原剂的分子-原子水平组装是不现实的G复合含能材料领域的大量实践也表明9常规工艺物理混合下组分间的结合尺度大都在微米级以上均质火药是个例外9不能达到更小的尺08火炸药学报第28卷第3期度O因此含能材料氧化剂与燃料的纳米级(1~ 100nm)尺度组装(纳米化)自然就在人们的考虑之中由此产生了含能材料的纳米化技术思路该思路在物质基础层面为含能材料具备高性能提供了理论上的保证O Simpson[9]认为采用氧化剂与燃料组分的纳米级的复合(组装)可以实现高能量密度与高威力(能量释放速率和效率)两种性能优势的结合O含能材料纳米化技术思路的根本在于从纳米尺度上控制其能量释放过程O基于含能材料的纳米化思路纳米含能材料主要组分的分散均匀性介于单质含能材料和传统复合含能材料之间其氧化剂和燃料的分散尺度处于介观状态是一种纳米级的复合含能材料O与单质含能材料相比它不受化学稳定性和合成方法的限制理论上可通过合理配方达到与常规复合含能材料一样高的理论能量密度;而与常规复合含能材料相比其材料微结构更均匀主要组分的分散均匀性已有本质提高应用中做功时传质过程对其性质影响更小能量释放更加接近理想状态可以达到更高的威力O纳米含能材料不仅在理论上结合了两类传统含能材料的性能优点而且可通过在纳米级尺度内改变氧化剂与燃料之间的分散-结合状态来实现其能量释放过程和相应功效性能的有效调控O氧化剂与燃料的纳米级组装是获得高性能含能材料的一个具有理论可行性和现实可能性的新技术思路组装过程的关键就是调控氧化剂/燃料的分散-结合尺度O2.3纳米含能材料概念的提出广义而言纳米含能材料指含能的纳米级复合物由金属~金属氧化物和(或)有机~无机含能材料组分的纳米颗粒及基体组成[3]O鉴于在技术思路上所具有的科学基础性~涉及领域的广泛性和研究实践的继续发展性其概念应具有很强的包容性和发展适应性O建议在广义含能材料概念的基础上将纳米含能材料概括定义为:氧化剂和燃料等组分具有纳米级分散水平并且可通过调节这种分散水平的尺度变化来调控其性能的复合含能材料O3纳米含能材料的应用优越性及前景3.1纳米含能材料潜在的应用优越性[10]纳米含能材料所追求的目标主要是高性能从而确保武器弹药具有更高的打击精度~更高的毁伤效果和更高的使用安全性[10]O从理论上说在纳米尺度上组装含能材料在改善其包括感度~安全性~能量释放及力学性能在内的一系列性能方面具有很光明的前景[6]O美国在其武器弹药发展计划中已将提高机动能力~增大射程和杀伤威力~降低(或改变)特征信号~减少附带损伤~增强对硬目标和掩体目标的毁伤能力等一系列军方要求的满足与发展包括纳米含能材料在内的先进含能材料联系起来[3]O美国空军在纳米技术计划的资助立项[5]时希望纳米含能材料研究可带来如下优越性:推进剂将具有更高的比冲~燃速更易于调节~更加安全;炸药的威力更大;弹药更加小型化;得到性能更先进的燃料和添加剂组分O纳米含能材料因其表面效应具有对长脉冲钝感~短脉冲敏感的优点用于高性能起爆器中将可满足起爆能量输出可控~高安全性和高可靠性的要求O初步研究[6]表明纳米含能材料的代表介稳态分子间复合物(MIC)的一些关键特性对实际应用很有吸引力~也是很有希望的其能量输出是一些典型高级炸药的两倍其爆发反应威力从10kW/cc到10GW/cc可调反应波波阵面传播速度从0.1m/s到1500m/s可调反应区温度超过3000K O单质炸药纳米颗粒具有晶体缺陷少~颗粒形态均一的优点用于复合含能材料后可望降低热点(导致爆轰产生)形成的可能性有望降低复合含能材料的感度O3.2纳米含能材料在武器弹药中的应用前景纳米含能材料可用于武器弹药的点火~推进及战斗部系统O纳米含能材料在高性能武器弹药中目前可预见的应用主要包括三个方面[6]:(1)动能弹方面:电热化学炮(ETC)等离子体喷射器应用;新型含能材料/纳米结构推进剂;发射药筒纳米复合材料;(2)温压战斗部方面:战斗部主装药应用方面包括新型含能材料和纳米结构复合含能材料;引信起爆器应用;(3)空心装药战斗部方面:具有纳米结构的新型环境友好高威力钝感炸药的应用O美国陆军正利用纳米含能材料来提高JA2发射药燃烧效率[2]O纳米含能材料也可用于点火器美国加州大学申请了相关专利[11]O4纳米含能材料研究概况目前国内外在纳米含能材料及相关领域进行了一些有益的研究和尝试已在试验室规模下获得了一些单质含能材料纳米晶体和具有纳米结构的复合含能材料O结果表明这些材料具有某些独特的性质(如有些纳米结构复合含能材料具有较相同组成常规含能材料低得多的撞击感度[8 9])部分证明了纳米含能材料的理论性能优势O4.1纳米含能材料的制备4.1.1单质含能材料纳米晶体的制备[1~6 12~13]国内外先后对RDX~HMX~HNS~NTO~TNT~ TATB~C -20和硝酸铵等单质炸药进行过超细化处理采用的方法主要有超临界溶液快速膨胀技术(RESS)~压缩流体抗溶剂沉淀技术(PCA)~抗溶剂结晶技术(在液态和超临界状态)~惰性气体热升华沉积法~射流对撞法~重结晶法等O有些方法处理后粒度达到了纳米级但有些仅能达到亚微米级O抗溶剂重18第28卷第3期莫红军赵凤起:纳米含能材料的概念与实践结晶技术以及RESS技术 2 可制备粒径及颗粒形态可调粒径分布窄的硝胺单质炸药纳米晶体初步研究表明所得产物的晶体缺陷和空洞较少有利于降低配方的感度4.1.2纳米结构复合含能材料的制备 3 8复合含能材料的制备工艺均基于氧化剂和燃料的复合组装常规制备采用氧化剂与燃料的物理混合而纳米结构复合含能材料的制备基于氧化剂与还原剂的纳米级组装目前主要采用SO GE 8 骨架合成溶液结晶凝胶修复等方法 3 并结合一些其它的技术措施如超声分散等目前尚没有能实际应用的纳米结构复合含能材料主要对由氧化剂和燃料组成的纳米结构复合物进行了很多研究和探索制备了 IC各种金属氧化物与纳米铝的复合物R 间苯二酚甲醛缩聚物/AP纳米级复合物纳米e2O3/AP 复合物和碳纳米管基含能复合物4.2纳米含能材料的表征10这方面的主要工作是表征纳米含能材料及其组分的纳米结构包括组成分散尺度和分散状态以及结构与性质性能间的构效关系具体工作包括,样品的颗粒尺寸和元素组成分析对目标纳米级含能组分或复合物颗粒的颗粒增长和包覆过程的跟踪分析利用激光消融微区等离子光谱技术确定自组装纳米含能材料的形态和化学组成快速咖吗中子活化分析用于表征纳米铝颗粒表面的氢和水成分 IC 点火和安全如撞击摩擦和静电引发特性的评定采用的表征仪器及技术主要有,透射电镜TE 近端X射线吸收光谱位相小角中子散射P SANS 标准BET等温吸附技术DSC高分辨率电子显微镜单颗粒质谱仪SP 激光诱导崩解光谱IBS 和激光诱导白炽光谱II原位成分分析原子力显微镜X射线衍射技术等4.3今后研究的主题纳米含能材料研究的主题将集中在实现特定氧化剂/燃料的纳米级组装发现组装体系的特殊性质包括其纳米结构与能量释放等性质间的构效关系以及研究如何实现这些性质的有效调控和工业化利用以满足武器弹药的特定性能要求在这些研究中纳米含能材料的制备结构与性质的分析表征和能量释放过程反应机理方面的研究在一定时期内将是重点随着纳米含能材料研究范围的拓展和研究工作的深入也许会发现许多独特的性质这将不仅使纳米含能材料的研究内容更加丰富还会在相应应用中形成更多的技术增长点5结论1 含能材料的纳米化技术思路认为其氧化剂与还原剂之间的纳米尺度分布与能量释放过程间存在未被认识的极具价值的关系2 纳米含能材料是研究介观尺度下含能材料具有的各种特殊性质及相关科学技术问题的新领域3 纳米含能材料科学研究领域非常年轻其发展正处于从概念认识的形成与完善到探索实践的逐步深入过程中4 纳米含能材料是国防科技领域的战略基础之一其在武器系统中的应用技术是未来国防技术的核心以纳米含能材料为主要代表的新型含能材料将是未来高性能武器系统的关键组件参考文献,1 Ramaswamy A Kaste P.Nanoscale studies for environmentally benign explosives S propellant A.Proceedings of the eeting on Advances in Rocket Propellant Performance C.Denmark2002.17 .2 Pamela J Kaste B.Novel energetic materials for thefuture force,the army pursues the next generation ofpropellants and explosives J.The AmptiacNewsletter2004 8 4 ,85 8 .3 Ronaldl Atkins.Advanced Energetic aterials O .http,///catalog/10 18.html2003.4 iziolek A W.Defense applications of nanomaterials ACS Symposium Series Book.Oxford,Oxford university Press2003.1 5.5 Steven Brueck R J.Implications of emerging microand namotechnologies O http,///catalog/10582.html2003.iziolek A W Nanoenergetics,an emerging technology area of national importance J.The AmpticaNewsletter2002 1 ,43 48.7 胡星光.国防科技名词大典兵器卷.北京,兵器工业出版社2002.1 7 1 8.8Tillotson T Gash A E Simpson R et al.Nanostructured energetic materials using sol gelmethods J.J Non Cryst Solids2001 285 2 .Simpson R Tillotson T Satcher J~et al.Nanostructured energetic materials derived from solgel chemistry A.31st Int Annu Conf.ICT 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纳米科学与含能材料
纳米科学与含能材料在材料科学的发展中，纳米科学在其中占据了极其重要的地位。
纳米材料是材料学发展历史的新的一页，并且越来越凸显出它超凡的魅力。
有人预言：21世纪将是纳米的时代。
为此，国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。
纳米是尺度单位。
纳米材料是由颗粒尺度在l～100 nm的微小颗粒组成的固体体系，其颗粒绝大多数是晶体，特征尺度至少在一个方向上为纳米量级。
20世纪80年代初期，德国学者Gleiter教授最早提出了纳米材料(NsM)的概念，并且首次获得了人工制备的纳米晶体。
纳米材料，依据其形貌可将分为零维粉体材料，一维纤维状材料、二维薄膜材料和三维块体材料以及包含上述纳米结构单元的纳米复合材料。
目前，纳米材料的研究主要集中于纳米金属、半导体和陶瓷材料，对这些材料的纳米粉体制备方法基本已经建立起来了，并进行着进一步的理论和应用研究。
纳米颗粒属于零维纳米材料，纳米颗粒具有大的比表面积，4表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等导致纳米微粒在热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等方面表现出不同于常规粒子的特性。
含能材料(Energetic Materials) 即含能化合物，简称能材，意为高能量密度的物质（HEDM）；其表征为该类物质多具有爆炸性、爆燃性或其他经过特定激发条件会高速率高输出释放大量能量的物质。
因此含能材料学可以基本被定性为研究物质热分解的科学。
该学科用于研究符合上述条件物质的热分解性质，预估、计算、测定物质分解释放能量的相关数据（如爆发点、相变临界温度、爆速、生成焓等），并研究其相关用途。
含能材料作为一种特殊的能源，在军事、民用等多个领域有着广阔的应用前景。
随着我国国防事业和经济建设的发展，对含能材料领域人才的需求量越来越大。
在含能材料的发展中，人们一般都关注含能材料的分子结构、晶体结构、密度等对性能的影响。
纳米复合含能材料的研究进展
纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是指将纳米颗粒与含能材料相结合而形成的一种新型材料。
由于纳米颗粒具有较大的比表面积和较小的尺寸效应，纳米复合含能材料在燃烧性能、热力学性能和安全性等方面具有许多优势，因此成为当前含能材料研究的热点之一。
本文将从纳米复合含能材料的制备方法、性能优化以及应用前景等方面进行综述。
纳米复合含能材料的制备方法主要包括湿法合成、机械合成和溶胶凝胶法等。
湿法合成是将纳米颗粒和含能材料溶液混合反应，通过控制反应条件来制备纳米复合含能材料。
机械合成是通过机械研磨或球磨等方法将纳米颗粒与含能材料进行混合反应，以获得纳米复合含能材料。
溶胶凝胶法则是利用溶胶的特殊性质，将纳米颗粒和含能材料溶胶共沉淀，然后通过热处理来获得纳米复合含能材料。
这些方法都可以制备出具有纳米尺寸的含能材料，从而提高材料的燃烧速度和燃烧热，增强材料的能量释放性能。
纳米复合含能材料的性能优化是研究的重点之一。
一方面，通过控制纳米颗粒的形貌、尺寸和分布等参数，可以调节材料的热导率和传热性能，从而改善材料的燃烧性能。
通过添加材料增塑剂、抗氧化剂和稳定剂等，可以改善材料的力学性能和热安全性能，提高材料的耐热性和稳定性。
还可以通过控制材料的组分和配比，优化材料的氧化还原性能和燃烧反应速率，提高材料的燃烧性能和能量释放性能。
纳米复合含能材料在军事、航空航天和民用领域都有广泛的应用前景。
在军事领域，纳米复合含能材料可以用于制备高能量密度、高燃烧速度和高温燃烧的火箭推进剂和炸药等，提高武器装备的性能和杀伤力。
在航空航天领域，纳米复合含能材料可以用于制备高功率密度、高温燃烧和长寿命的固体火箭发动机和推进系统，提高航天器的运载能力和飞行速度。
在民用领域，纳米复合含能材料可以用于制备高能量密度的电池和燃料电池等，提供清洁能源和高效能源，解决能源危机和环境问题。
纳米复合含能材料的研究仍存在一些问题和挑战。
纳米复合含能材料的制备过程复杂，需要控制反应条件和操作参数，技术要求较高。
纳米材料与能源科学
纳米材料在能源科学中的未来研究方向
高效能纳米材料：提高能源转换效率和稳定性 纳米材料在储能领域的应用：提高储能密度和循环寿命 纳米材料在燃料电池中的应用：优化燃料电池性能和降低成本 纳米材料在太阳能电池中的应用：提高光电转换效率和稳定性
05
纳米材料的安全性与环境影响
纳米材料的安全性评估
安全性评估的必要性：确保纳米材料在生产和使用过程中的安全性 评估方法：通过毒理学实验、生物学效应研究等手段进行评估 评估内容：包括纳米材料的生物相容性、细胞毒性、免疫反应等方面的研究 评估标准：制定相应的安全标准，确保纳米材料的安全使用
医疗领域：药物 传输、生物成像 等
电子领域：微型 化电子器件、高 效散热材料等
03
纳米材料在能源科学中的应用
纳米材料在太阳能电池中的应用
添加标题
简介：纳米材料在太阳能电池中具有优异的光吸收和光转换性能，能够提高太阳能电池的光电 转换效率。
添加标题
应用领域：纳米材料在太阳能电池领域的应用主要包括染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电 池和钙钛矿太阳能电池等。
纳米材料在建筑节能中的应用：利用纳米涂层、纳米隔热材料等降低建筑能耗，提高建 筑能效。
04
纳米材料在能源科学中的挑战与前景
纳米材料在能源科学中面临的挑战
稳定性问题：纳米材料在能源应用中的稳 定性问题是亟待解决的关键问题之一。
生产成本高：目前纳米材料生产成本较高， 限制了其在能源领域的大规模应用。
燃料电池工作原理 纳米材料在燃料电池中的优势 纳米材料在燃料电池中的实际应用案例 未来发展前景与挑战
纳米材料在储能电池中的应用
纳米材料在节能减排中的应用
纳米材料在太阳能电池中的应用：提高光电转换效率，降低能源损失。
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纳米含能材料的概念与实践莫红军9赵凤起(西安近代化学研究所9陕西西安710065)摘要:纳米含能材料目前正处于从概念向实践发展的过程中,在分析其概念产生背景和概念内涵的基础上9介绍和总结了纳米含能材料的制备~表征~性能以及结构与性能之间关系的研究进展9评述了其应用优越性和可预见的应用领域9也展望了今后深层次研究中的一些主题和在弹药中应用的远景,附参考文献13篇,关键词:应用化学;纳米含能材料;概念;制备;表征中图分类号:T@56;TJ55文献标识码:文章编号:1007-7812(2005)03-0079-04The Concept and Practice of Energetic NanomaterialsMO Hong-jun9ZH O Feng-gi(Xi/an Modern Chemistry research Institute9Xi/an7100659China)Abstract:Energetic nanomaterials offer the potential of extremely high energy release9extraordinary combustion efficiency9high degree of tailorability with regards to rate of energy release9and reduced sensitivity.In this article9the concept issue(background and connotation)of energetic nanomaterials was introduced9and its recent progress in preparation9characterization9properties9relationship between structure and properties was summarized9and its superiority9possible and practical applications was reviewed with13references respectively. In addition9some major problems in further research of energetic nanomaterials and their application in ammunition were also prospected.Key words:applied chemistry;energetic nanomaterials;concept;preparation;characterization引言含能材料及其在武器系统中的应用是国防科技的核心9是武器弹药具备高性能的重要基础,高性能武器弹药的发展对含能材料的综合性能要求越来越高9更强大的功效性能~能量释放的高度可控性~钝感和环境友好是要求的4个主要方面[1~3]9而传统含能材料难以满足这些要求9这是目前含能材料界面临的普遍性问题,一些专家认为发展新型的先进含能材料是解决问题的根本出路[2~3]9在各种新型含能材料的探讨和研究中9含能材料的纳米化技术思路日益为人们所认识和了解9纳米含能材料的概念正逐步形成9其探索实践正深入发展,2001年4月9美国化学会召开了主题为纳米材料的国防应用的第221届全国会议9探讨的四个专题之一就是纳米含能材料[4],美国在纳米含能材料领域的研究工作大约已进行了10年9美国空军2001年在纳米含能材料领域投入的研究经费占其整个纳米技术研究经费的11%[5],美国陆军研究实验室武器与材料研究部的Miziolek博士指出9纳米含能材料正成为美国一个新兴的国家重要技术领域[6],美国陆军在寻求下一代火炸药的基础研究工作框架[2]中9也将纳米含能材料列为重要的研究领域,研究[1~6]表明9纳米含能材料将提供如下潜在性能优势:极高的能量释放速率~超常的燃烧(能量转化)效率~能量释放的高度可调性和降低敏感性9纳米含能材料也可以增强火炸药的力学性能,1纳米含能材料概念产生的背景1.1含能材料的共性及发展趋势所有含能材料在组成上的共性为:都是氧化剂和燃料成分(基团)的组合;在功效发挥过程方面的共性是能量释放过程都以氧化还原反应为基础,含能材料的性能除了与化学组成有关外9还与能量释放过程密切相关,国内文献[7]对当今含能材料的发展趋势给出了如下表述:在武器系统新需求的推动收稿日期:2005-05-27作者简介:莫红军(1973-)9男9工程师9从事火炸药及应用技术情报研究,97第28卷第3期2005年8月火炸药学报Chinese Jo!rnal of E"plosi#es$Propellants下9含能材料的研究已由早先的直接倾向于实际应用发展到现在的基础与应用研究并重9由大量合成和工程研究扩展到能量释放的分子动力学和细观微观和介观结构研究G目前国内外进行的研究是这种发展趋势的具体体现9就是从物质基础方面和介观领域着手研究含能材料的性能问题G1.2传统含能材料氧化剂燃料的结合**分散尺度及其普遍意义上的性能特点传统含能材料按氧化剂与燃料的结合方式通常分为两种 1 氧化剂和燃料基团结合**分散尺度处于原子\分子水平的单质含能材料9这类含能材料主要以单质炸药\含能黏合剂和增塑剂为代表9往往是各种实际应用复合含能材料的关键原材料9单质含能材料是氧化性基团与还原性燃料基团在原子分子水平的组装体系 2 氧化剂和燃料组分结合**分散尺度处于宏观微米级物理状态的复合含能材料如含铝混合炸药和复合推进剂等9主要由单质含能材料\燃料\氧化剂以及其它功能组分通过常规物理方式混合后制造成型9是可用氧化剂和燃料组分在宏观尺度上混合组装的复合体系9主要应用于各种含能装置系统G因受到物质分子化学稳定性和合成方法的限制9目前单质含能材料难以达到理想的氧燃组合及平衡9其密度也难有进一步提高9其能量密度的最高值仅为12m3[8]但单质含能材料中氧化性和还原性基团的分散均匀性最高9达到了微观的原子-分子水平9其能量释放过程及释放速率由其化学反应动力学所控制9与氧化剂燃料间质量传递过程无关反应发生在分子内9能最大限度的发挥其固有的威力G复合含能材料通过合理配方可达到理想的氧-燃平衡9其密度也可以很接近单质含能材料9其最大可能的理论能量密度较单质含能材料高近一倍达23m3[8]但复合含能材料中主要组分氧化剂\燃料的分散均匀性处于微米级9其能量释放过程除了与其配方组分所固有的性质有关外9主要还受氧化剂还原剂间的质量传递过程所制约9所以实际做功时9目前复合含能材料的能量释放速率和效率一般都不能达到单质含能材料的水平9其高能量密度的优点并不能被充分发挥出来G Simpson[9]认为9含能材料领域一直存在一对难以调和的矛盾就是**更高的能量密度对更大的威力能量的快速\完全释放G综上所述9含能材料应具备高性能的基础条件包括 1 具有理想的氧燃组合及平衡9以达到尽可能高的能量密度9 2 氧化剂燃料结合的尺度及微观结构对能量释放过程的影响要尽可能地小G1.3传统含能材料在应用中面临的性能问题含能材料能否成功应用于武器系统的主要考虑因素包括功效性能如能量密度\能量释放速率等\长期贮存安定性和对意外刺激的敏感性钝感弹药特性三个方面9近年来能量释放的高度可调控性也越来越受到关注9传统含能材料在满足上述性能要求方面面临巨大挑战G在固体推进剂方面9当今和将来应用主要提出了高能\提高燃速和燃速可调性\力学性能好\低特征信号\钝感等要求9而目前推进剂领域调控这些性能的常规技术手段难以满足这些要求9往往还相互矛盾G在军用混合炸药方面9如目前含铝混合炸药在能量密度方面很有吸引力9但常规铝粉与氧化剂之间的反应过程制约了其能量释放速率和效率9导致含铝炸药所具有的高能量密度不能有效释放和可控释放9最终影响战斗部的毁伤性能G在火工品方面9高性能起爆器对含能材料装药提出了高起爆威力\高反应灵敏度和灵敏度可精确调控\高安全性和高可靠性的要求9这也是传统含能材料所面临的挑战G 传统含能材料面临的这些问题9目前已形成的一个普遍认识9即这些问题具有本质上的一致性9可归结到含能材料的能量释放动力学方面9与含能材料能量释放过程中的传质\传热过程密切相关G因此9目前要解决的重大基础问题就是在更小的尺度范围内了解其功效发挥能量释放过程的本质特性9并发现和利用这些特性来调控含能材料的性能G2纳米含能材料的概念2.1微结构是决定能量释放过程的关键因素大量的理论和实践研究[10]表明9含能材料的能量释放过程引发\燃烧\爆轰及效能与其微结构氧化剂与燃料的分散-结合尺度密切相关9单质含能材料和复合含能材料的性能特点就是有力的证明G复合含能材料氧化剂燃料分散-结合的尺度及微结构对决定其功效性能的能量释放过程的影响是问题的根本所在G改善复合含能材料体系的微结构\尽量降低其中各组分的分散-结合尺度\提高主要组分的分散均匀性一直以来都是获得高性能配方的主要技术思路9这在显著增强复合含能材料做功时的传质效率\降低质量传递过程对其性能的影响\改善反应性能\使其能量释放效率和速率可根据需要调节方面是有理论和实践依据的9常规复合含能材料制造工艺中的许多技术手段都是这一思路的体现G2.2含能材料的纳米化技术思路对于含能材料氧化剂与燃料组分基团间的分散-结合尺度而言9单质含能材料所具有的分子-原子级无疑是最理想的9但理论和实践[8]证明9要实现各种理想氧燃比下的氧化剂-还原剂的分子-原子水平组装是不现实的G复合含能材料领域的大量实践也表明9常规工艺物理混合下组分间的结合尺度大都在微米级以上均质火药是个例外9不能达到更小的尺08火炸药学报第28卷第3期度O因此含能材料氧化剂与燃料的纳米级(1~ 100nm)尺度组装(纳米化)自然就在人们的考虑之中由此产生了含能材料的纳米化技术思路该思路在物质基础层面为含能材料具备高性能提供了理论上的保证O Simpson[9]认为采用氧化剂与燃料组分的纳米级的复合(组装)可以实现高能量密度与高威力(能量释放速率和效率)两种性能优势的结合O含能材料纳米化技术思路的根本在于从纳米尺度上控制其能量释放过程O基于含能材料的纳米化思路纳米含能材料主要组分的分散均匀性介于单质含能材料和传统复合含能材料之间其氧化剂和燃料的分散尺度处于介观状态是一种纳米级的复合含能材料O与单质含能材料相比它不受化学稳定性和合成方法的限制理论上可通过合理配方达到与常规复合含能材料一样高的理论能量密度;而与常规复合含能材料相比其材料微结构更均匀主要组分的分散均匀性已有本质提高应用中做功时传质过程对其性质影响更小能量释放更加接近理想状态可以达到更高的威力O纳米含能材料不仅在理论上结合了两类传统含能材料的性能优点而且可通过在纳米级尺度内改变氧化剂与燃料之间的分散-结合状态来实现其能量释放过程和相应功效性能的有效调控O氧化剂与燃料的纳米级组装是获得高性能含能材料的一个具有理论可行性和现实可能性的新技术思路组装过程的关键就是调控氧化剂/燃料的分散-结合尺度O2.3纳米含能材料概念的提出广义而言纳米含能材料指含能的纳米级复合物由金属~金属氧化物和(或)有机~无机含能材料组分的纳米颗粒及基体组成[3]O鉴于在技术思路上所具有的科学基础性~涉及领域的广泛性和研究实践的继续发展性其概念应具有很强的包容性和发展适应性O建议在广义含能材料概念的基础上将纳米含能材料概括定义为:氧化剂和燃料等组分具有纳米级分散水平并且可通过调节这种分散水平的尺度变化来调控其性能的复合含能材料O3纳米含能材料的应用优越性及前景3.1纳米含能材料潜在的应用优越性[10]纳米含能材料所追求的目标主要是高性能从而确保武器弹药具有更高的打击精度~更高的毁伤效果和更高的使用安全性[10]O从理论上说在纳米尺度上组装含能材料在改善其包括感度~安全性~能量释放及力学性能在内的一系列性能方面具有很光明的前景[6]O美国在其武器弹药发展计划中已将提高机动能力~增大射程和杀伤威力~降低(或改变)特征信号~减少附带损伤~增强对硬目标和掩体目标的毁伤能力等一系列军方要求的满足与发展包括纳米含能材料在内的先进含能材料联系起来[3]O美国空军在纳米技术计划的资助立项[5]时希望纳米含能材料研究可带来如下优越性:推进剂将具有更高的比冲~燃速更易于调节~更加安全;炸药的威力更大;弹药更加小型化;得到性能更先进的燃料和添加剂组分O纳米含能材料因其表面效应具有对长脉冲钝感~短脉冲敏感的优点用于高性能起爆器中将可满足起爆能量输出可控~高安全性和高可靠性的要求O初步研究[6]表明纳米含能材料的代表介稳态分子间复合物(MIC)的一些关键特性对实际应用很有吸引力~也是很有希望的其能量输出是一些典型高级炸药的两倍其爆发反应威力从10kW/cc到10GW/cc可调反应波波阵面传播速度从0.1m/s到1500m/s可调反应区温度超过3000K O单质炸药纳米颗粒具有晶体缺陷少~颗粒形态均一的优点用于复合含能材料后可望降低热点(导致爆轰产生)形成的可能性有望降低复合含能材料的感度O3.2纳米含能材料在武器弹药中的应用前景纳米含能材料可用于武器弹药的点火~推进及战斗部系统O纳米含能材料在高性能武器弹药中目前可预见的应用主要包括三个方面[6]:(1)动能弹方面:电热化学炮(ETC)等离子体喷射器应用;新型含能材料/纳米结构推进剂;发射药筒纳米复合材料;(2)温压战斗部方面:战斗部主装药应用方面包括新型含能材料和纳米结构复合含能材料;引信起爆器应用;(3)空心装药战斗部方面:具有纳米结构的新型环境友好高威力钝感炸药的应用O美国陆军正利用纳米含能材料来提高JA2发射药燃烧效率[2]O纳米含能材料也可用于点火器美国加州大学申请了相关专利[11]O4纳米含能材料研究概况目前国内外在纳米含能材料及相关领域进行了一些有益的研究和尝试已在试验室规模下获得了一些单质含能材料纳米晶体和具有纳米结构的复合含能材料O结果表明这些材料具有某些独特的性质(如有些纳米结构复合含能材料具有较相同组成常规含能材料低得多的撞击感度[8 9])部分证明了纳米含能材料的理论性能优势O4.1纳米含能材料的制备4.1.1单质含能材料纳米晶体的制备[1~6 12~13]国内外先后对RDX~HMX~HNS~NTO~TNT~ TATB~C -20和硝酸铵等单质炸药进行过超细化处理采用的方法主要有超临界溶液快速膨胀技术(RESS)~压缩流体抗溶剂沉淀技术(PCA)~抗溶剂结晶技术(在液态和超临界状态)~惰性气体热升华沉积法~射流对撞法~重结晶法等O有些方法处理后粒度达到了纳米级但有些仅能达到亚微米级O抗溶剂重18第28卷第3期莫红军赵凤起:纳米含能材料的概念与实践结晶技术以及RESS技术 2 可制备粒径及颗粒形态可调粒径分布窄的硝胺单质炸药纳米晶体初步研究表明所得产物的晶体缺陷和空洞较少有利于降低配方的感度4.1.2纳米结构复合含能材料的制备 3 8复合含能材料的制备工艺均基于氧化剂和燃料的复合组装常规制备采用氧化剂与燃料的物理混合而纳米结构复合含能材料的制备基于氧化剂与还原剂的纳米级组装目前主要采用SO GE 8 骨架合成溶液结晶凝胶修复等方法 3 并结合一些其它的技术措施如超声分散等目前尚没有能实际应用的纳米结构复合含能材料主要对由氧化剂和燃料组成的纳米结构复合物进行了很多研究和探索制备了 IC各种金属氧化物与纳米铝的复合物R 间苯二酚甲醛缩聚物/AP纳米级复合物纳米e2O3/AP 复合物和碳纳米管基含能复合物4.2纳米含能材料的表征10这方面的主要工作是表征纳米含能材料及其组分的纳米结构包括组成分散尺度和分散状态以及结构与性质性能间的构效关系具体工作包括,样品的颗粒尺寸和元素组成分析对目标纳米级含能组分或复合物颗粒的颗粒增长和包覆过程的跟踪分析利用激光消融微区等离子光谱技术确定自组装纳米含能材料的形态和化学组成快速咖吗中子活化分析用于表征纳米铝颗粒表面的氢和水成分 IC 点火和安全如撞击摩擦和静电引发特性的评定采用的表征仪器及技术主要有,透射电镜TE 近端X射线吸收光谱位相小角中子散射P SANS 标准BET等温吸附技术DSC高分辨率电子显微镜单颗粒质谱仪SP 激光诱导崩解光谱IBS 和激光诱导白炽光谱II原位成分分析原子力显微镜X射线衍射技术等4.3今后研究的主题纳米含能材料研究的主题将集中在实现特定氧化剂/燃料的纳米级组装发现组装体系的特殊性质包括其纳米结构与能量释放等性质间的构效关系以及研究如何实现这些性质的有效调控和工业化利用以满足武器弹药的特定性能要求在这些研究中纳米含能材料的制备结构与性质的分析表征和能量释放过程反应机理方面的研究在一定时期内将是重点随着纳米含能材料研究范围的拓展和研究工作的深入也许会发现许多独特的性质这将不仅使纳米含能材料的研究内容更加丰富还会在相应应用中形成更多的技术增长点5结论1 含能材料的纳米化技术思路认为其氧化剂与还原剂之间的纳米尺度分布与能量释放过程间存在未被认识的极具价值的关系2 纳米含能材料是研究介观尺度下含能材料具有的各种特殊性质及相关科学技术问题的新领域3 纳米含能材料科学研究领域非常年轻其发展正处于从概念认识的形成与完善到探索实践的逐步深入过程中4 纳米含能材料是国防科技领域的战略基础之一其在武器系统中的应用技术是未来国防技术的核心以纳米含能材料为主要代表的新型含能材料将是未来高性能武器系统的关键组件参考文献,1 Ramaswamy A Kaste P.Nanoscale studies for environmentally benign 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