纳米Al/MnO_(2)亚稳态分子间复合薄膜的电泳沉积制备及热性能

为将纳米Al/MnO_(2)亚稳态分子间复合物(Metastable intermolecular composite,MIC)薄膜应用于微机电系统,采用水热法制备了MnO_(2)纳米棒和MnO_(2)纳米线,采用电泳沉积技术(Electrophoretic deposition,EPD)制备了纳米Al/MnO_(2)MIC薄膜,对其结构、微观形貌以及热性能进行表征分析,并开展不同悬浮液浓度及电场强度下Al/MnO_(2)MIC薄膜的沉积动力学研究。结果表明:沉积的MIC膜均匀致密,无明显裂纹;纳米Al在薄膜中处于过剩状态;Al/MnO_(2)纳米棒薄膜的放热量高于Al/MnO_(2)纳米线。在沉积电压(或悬浮液浓度)不变的情况下,沉积质量与沉积时间呈抛物线关系,Al/MnO_(2)纳米棒的沉积效率高于Al/MnO_(2)纳米线。研究表明EPD法是制备纳米Al/MnO_(2)MIC薄膜的理想方法,具有应用于微机电系统领域的潜力。

Al/PTFE亚稳态分子间复合物的制备及其在高温水蒸汽中的反应性能研究

为了提高铝与高温水蒸汽的反应活性,采用机械球磨法在不同球磨时间下制备得到了铝基聚四氟乙烯亚稳态分子间复合物(Al/PTFE);通过扫描电镜、激光粒径分析仪、X射线衍射、同步热分析仪研究了Al/PTFE的微观形貌、晶型及氧化性能;利用水蒸汽反应装置研究了Al/PTFE在高温水蒸汽中的点火性能;用扫描电镜、激光粒径分析仪、X射线衍射分析仪研究了Al/PTFE燃烧产物的微观形貌及组成。结果表明,Al/PTFE复合物的形貌随球磨时间的增加由片状向块状转变,粒度随球磨时间的增加而减小;3h球磨制备的Al/PTFE复合物与高温水蒸汽反应时展示出最佳的反应活性,反应产物的中值粒径(D_(50))为17.2μm;3h球磨制备的Al/PTFE复合物在600℃和700℃高温水蒸汽下的点火延迟时间分别为29s和15s,且点火温度比1h和5h球磨制备的Al/PTFE更低。

亚稳态分子CO（α^3П）猝灭过程

用流动余辉技术测定了亚德态分子ＣＯ（α３П）被ＣＳ２、ＳＯ２、ＳＯ、ＮＯＣｌ、ＳＯＣｌ２。、ＩＣｌ、ＳＯ２Ｃｌ２、ＳＣｌ２、Ｈ２Ｏ、ＣＨＣｌ３、ＣＨ２Ｃｌ２、Ｈｅ和Ｎｅ猝灭的速率常数，并较为详细地讨论了ＣＯ（α）和ＣＳ２、ＳＯ２、ＳＯ、ＮＯ等分子的猝灭反应的可能出口通道，指出ＣＯ（α）被其他分子猝灭时，主要出口通道是化学反应、Ｅ－Ｅ和Ｅ－Ｖ能量转移．有时是几种不同的出口通道同时存在．

亚稳态分子O2（b^1∑g^＋）猝灭反应研究

在流动余辉装置中,利用镍金属表面催化氧原子复合的方法,产生了高浓度的亚稳态O2(b1∑g+).采用准一级近似的方法,测定了O2(b1∑g+)被15种分子猝灭的速率常数,其大小在10-12～10-14cm3@molecule-1@s-1数量级范围内.用电子-振动(E-V)能量转移模型分析了各种分子猝灭反应的机理,结果表明猝灭速率常数的大小与试剂分子中的C-H,N-H以及O-H键的数目密切相关;同时,我们的结果也表明,分子的其它特性将对O2(b)的猝灭反应也起着重要的作用.

利用E-V传能模型研究亚稳态分子PCI(b^1∑^+)的猝灭过程

亚稳态分子猝灭机理的研究一直受到人们的极大重视.本文利用E-V传能模型对亚稳态分子PCl(b^1∑^+)的猝灭过程进行了定量处理.结果表明PCl(b^1∑^+)的猝灭是PCl(b^1∑^+→a^1△)跃迁和试剂分子端键X—Y振动能级近共振传能的结果,与PCl(b^1∑^+)的猝灭是PCl(b^1∑^+→a^1△)跃迁的Franck-Condon因子及试剂分子端键X—Y振动的非谐性系数有关,而且也受猝灭试剂分子极化率的影响.

亚稳态分子CO(a^3П)的电子态猝灭截面的络合物模型

根据碰撞络合物模型 ,在最大作用势取向和平均取向两种情况下 ,计算了亚稳态分子CO(a3П)的电子态猝灭的截面 。

双层核壳结构Al/PVDF/MO亚稳态分子间复合物的制备、表征及其热反应特性研究

为提高铝粉释能速率与释能效率,采用两步低温液相法制备了双层核壳结构的Al/PVDF/NiO和Al/PVDF/CuO亚稳态分子间复合物(MIC);通过XRD和XPS分析了复合材料的晶体结构特征和表面元素组成及价态;通过SEM和FIB-SEM分析了复合材料的微观结构特征及组分间的复合方式;采用氧弹量热仪测试了不同MIC材料的燃烧热;通过同步热分析量热仪(TG-DSC)研究了不同MIC材料的热反应特性。结果表明,两种MIC材料均为双层核壳结构的花球状形貌,包覆层厚度约为300nm;Al/PVDF/NiO和Al/PVDF/CuO复合物的初始氧化放热峰温分别为990℃和997℃,热反应活性明显提升;复合物放热量大幅提升且放热更为集中;与Al粉相比,Al/PVDF/NiO和Al/PVDF/CuO复合物的氧化反应速率和燃烧效率大幅提升,氧化反应速率分别提升了77.4%和78.5%;燃烧效率分别是Al粉的4.4倍和5.1倍,证明双层核壳结构能够最大程度地提高MIC材料的热反应活性,使放热反应过程更加集中,有助于提升热反应速率和反应效率。

含亚稳态分子间复合物的炸药装药增材制造

为了提高混合炸药装药的密度和爆热值,通过3D打印技术对高能球磨法制备的Al/CuO和Al/PTFE/CuO稳态分子间复合物(MIC)体系进行了MIC金属环的增材制造,并对含高热效应MIC金属环的径向梯度炸药装药进行了快速成型。通过电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)等手段分别对机械球磨法制备的MIC体系(Al/CuO、Al/PTFE/CuO)复合粒子的微观结构、热分解行为、燃烧产气性能、MIC环的微观结构、密度和尺寸以及含MIC环的炸药装药的密度和爆热进行了测试表征。结果表明,高能机械球磨法制备的MIC体系中各个粒子分布均匀,未出现团聚现象,并且两者在受热过程中均表现为良好的放热行为,燃烧时具有较高的峰值压力(p_(max))和增压速率;增材制造的MIC环结构完整性较好,密度较高,并且SEM显示MIC环中各个粒子分布均匀,堆积密实,无裂痕、孔洞等明显缺陷;含Al/CuO和Al/PTFE/CuO MIC环的双层结构径向梯度炸药装药药柱的密度分别为2.18g/cm^(3)和2.16g/cm^(3),爆热分别为8373kJ/kg和8940kJ/kg,相比于纯CL-20/HMX基药柱,密度分别提高了24.8%和23.7%,爆热值分别提高了3.97%和11.01%。

石墨烯量子点自组装制备硅基亚稳态分子间复合物及其放热性能研究

亚稳态分子间复合物因其具有较高的能量密度在军事与民用领域受到广泛应用.本文作者利用石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs)作为自组装媒介制备Si/GQDs/Fe2O3纳米复合物,并研究了所制备复合物的形貌与放热性能,同时讨论了不同分散剂对所制备的复合物形貌与放热量的影响.结果显示,以水/异丙醇混合物作为分散剂并通过GQDs自组装制备的亚稳态分子间复合物放热量达到 1 817.5 J/g.对比发现Si与Fe2O3纳米颗粒在水/异丙醇混合物中良好的分散性与二者表面通过GQDs构建的紧密接触是实现放热量提高的主要原因.

石墨烯量子点在提升亚稳态分子间复合物放热性能中的应用

设计两步法,采用石墨烯量子点作为自组装媒介,并以异丙醇作为分散剂制备Al/CuO亚稳态分子间复合物。在有机体系中所制备的复合物其放热量明显高于在水体系中制备的对应样品,其原因来自于Al与CuO纳米颗粒通过有机体系自组装获得的更多的组分间接触面积。进一步地,通过使用乙酸对Al纳米颗粒外侧Al2O3氧化层进行刻蚀,复合物的反应放热量与瞬时热流率得到提高。

基于亚稳态分子间复合物（MIL）技术的无铅击发药

无铅击发药和含有无铅击发药的枪弹底火。无铅击发药由外涂层为氧化铝的铝粉约45％和三氧化钼粉的混合物，或是由外涂层为氧化铝的铝粉约50％和聚四氟乙烯粉的混合物构成。铝粉、三氧化钼粉和聚四氟乙烯粉的颗粒尺寸为0．1μm或小于0．1μm。颗粒尺寸优先选择200～500埃(A)。

亚稳态分子间复合物Al/Bi_2O_3及其应用

具有输出压力较高、燃烧效率高、能量释放速率快、安全环保等特点的亚稳态分子间复合物(MIC)Al/Bi_2O_3,在新型火工药剂、炸药和推进剂等含能材料研究领域具有良好的应用前景。本文系统概括了亚稳态分子间复合物Al/Bi_2O_3的反应机理模型、制备方法及其应用。首先介绍并比较了MIC的几种反应机理及模型,详述了目前能够较合理地解释和计算Al/Bi_2O_3输出压力的CJ爆轰模型和热平衡模型。然后综述了纳米Bi_2O_3及Al/Bi_2O_3的制备方法,通过改变制备方法可以获得不同形貌、结构和燃烧性能的纳米Al/Bi_2O_3。同时,分析了反应物粒径和添加物对纳米Al/Bi_2O_3燃烧性能的影响。此外,简要介绍了纳米Al/Bi_2O_3的应用研究进展。最后,对亚稳态分子间复合物Al/Bi_2O_3的研究现状进行了总结,并展望了未来可能的发展前景和方向。

亚稳态分子PCl(b^1∑^+)的猝灭速率常数

由于亚稳态分子PCl(b^1∑^+)可望成为化学激光工作物质,近十几年来,许多学者对这一分子做了不少工作.Coxon和Wickramaaratchi通过Ar(~3P_(0.2))与PCl_3的反应观察到了PCl的b^1∑^+→X^3∑^-△υ=0和A^3∏→X^3∑^-的发射Bielefeld和Setser等人测定了PCl(b^1∑^+)的辐射寿命及部分小分子对PCl(b^1∑^+)的猝灭速率常数.本工作利用Ar(~3P_(0.2))与PCl_3的反应,在流动体系中制备了清洁的亚稳态分子PCl(b,υ′=0)源;首次测定了20多种多原子分子对PCl(b,υ′=0)的猝灭速率常数,并讨论了影响猝灭的某些因素.1实验实验中用到的装置,前人已做过详细的描述.亚稳态原子Ar(~3P_(0.2))通过阴极放电产生,放电电压在300～400V之间,电流1～2mA.PCl_3由放电管下游的第一个试剂入口加入,猝灭试剂由第二个试剂入口加入.反应管设有两个观察口,用作光谱测量,反应管内的总压为3.5×10~2Pa左右,抽速为40～50m/s,猝灭测量采用定点法。

亚稳态分子间复合物反应机理研究

亚稳态分子间复合物(metastable intermolecular composite,MIC)由于具有超高反应燃烧速率及能量释放速率、高体积能量密度、低扩散距离和绿色环保等优点,在微型含能器件、火箭推进剂和绿色火工药剂等军用领域展现了很好的应用潜力。其反应机制与传统的含能材料不同,且具有超高速反应的瞬时性及复杂性,对其反应机理仍然缺乏清晰的认识,这限制了其应用研究的进展。本文对近年来亚稳态分子间复合物的反应机理研究进行综述,重点讨论具有代表性的"金属-氧翻转机理"和"预点火-熔结机理"。对于MIC材料的反应机理研究,本文主要从实验研究、理论模型研究和数值模拟研究三个方面进行分析。改性MIC材料是对材料性能进行调控的重要手段,是目前及未来的重要发展趋势之一,在论文最后对其反应机理做了重点叙述。通过对当前研究现状的归纳与分析,给出了当前的重要研究成果以及研究中出现的问题,并对未来的研究发展趋势进行了展望。

利用Townsend放电测定N_2(A^3∑_u^+)亚稳态分子的扩散系数和猝灭速率常数

在纯N_2气体中,利用Townsend放电方法,对N_2(A^3∑_u^+)亚稳态分子的扩散系数D_m和猝灭速率常数K_q的测定进行了研究。分别得到:D_m=128cm^2/s,K_q=8.1×10^(-19)cm^3/s。

亚稳态分子内重排诱发多肽系列降解杂质的解析研究

目的解析合成多肽AAT002原料药中2个双环未知降解杂质及4个同位点未知水解杂质结构。方法分析多肽侧链基团亲核进攻能力,根据杂化轨道理论,提出碳负离子消旋机制和亚稳态分子内重排机制,利用高分辨质谱二级碎片和Pro⁃teomics toolkit预测模型,匹配理论和实测B+、Y+碎片,验证6个杂质的结构。结果匹配结果验证了碳负离子消旋机制和亚稳态分子内重排机制,建立了三级杂质降解关联网络,分析了减少杂质生成的条件。结论碳负离子的形成是杂质降解网络的关键点,在纯化和贮存中减少促进碳负离子形成的弱碱性条件,更加有利于合成多肽冻干、储存。

氧化石墨烯掺杂增强Al@AP/PVDF亚稳态复合物燃烧性能研究

利用喷雾造粒技术制备了一类新型的亚稳态分子间复合含能材料(metastable intermixed composite,MIC)。这种复合材料由铝(Al)、高氯酸铵(ammonium perchlorate, AP)和聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)组成,其中Al作为燃料,AP和PVDF共同作为氧化剂,并根据最大反应放热量确定AP和PVDF的添加比例。此外,在材料中还掺杂了少量的氧化石墨烯(graphene oxide, GO)充当润滑剂和催化剂。结果表明,含有0.2%氧化石墨烯的Al@AP/PVDF具有最大的密度(2.57 g·cm^-3)和最高的反应放热量(5999.5 J·g^-1)。这些值远高于Al@AP/PVDF的密度(2.00 g·cm^-3)和反应放热量(5569.8 J·g^-1)。氧化石墨烯的加入提高了Al@AP/PVDF的反应速率并改善了其热稳定性。掺杂0.2%氧化石墨烯的Al@AP/PVDF使得火焰传播速率达到了4.76 m·s^-1,相对于Al@AP/PVDF的火焰传播速率提高了约10.7%。掺杂氧化石墨烯的Al@AP/PVDF(Al@AP/PVDF-GO)具有更好的界面接触和颗粒分散性,从而提高了传热速率,消除了纳米铝(nano-Al)粉微粒的团聚现象,提高了燃烧反应速率。本研究使得铝基MIC的能量释放和燃烧效率得到了提高。

反应抑制球磨法制备超级铝热剂的研究进展

传统铝热剂具有较高的反应焓,但较慢的能量释放速率和较低的能量转化效率严重限制了其应用范围。超级铝热剂,即亚稳态分子间复合材料(MIC)的出现,很好地解决了这一问题。在众多MIC的制备方法中,反应抑制球磨(ARM)法优势明显。综述了ARM法制备MIC的最新研究进展,对现有的MIC体系种类进行了总结,并分析了制备过程中工艺参数和环境条件对MIC产物结构和性质(包括热性能、燃烧性能和力学性能)的影响;指出了现有的MIC球磨模型和燃烧模型的局限性,并对今后ARM法制备MIC的研究方向和研究重点进行了展望。

Al/CuO纳米线阵列材料的制备及表征

对基于热氧化法的CuO纳米线阵列的生长进行了研究,考察了热氧化温度、时间、镀膜工艺和热退火等因素对纳米线生长的影响,得到了适合CuO纳米线生长的最佳条件,并推测了可能的生长规律和生长机理。此外,将PVD技术和硅基平面工艺相结合制备了Al/CuO纳米线含能阵列,并进行了表征和点火测试。

Fe_2O_3-Al纳米铝热剂与超细RDX复合物的制备与性能

采用溶胶-凝胶方法,制备出了纳米铝热剂nano-Fe2O3-Al,并获得了其与超细RDX的复合含能材料nanoFe2O3-Al/SFRDX。采用BET法、SEM、XRD综合表征了nano-Fe2O3-Al的结构,采用TG/DSC联用技术测试了nano-Fe2O3-Al的热性能,结果表明气凝胶铝热剂的反应温度更低;nano-Fe2O3-Al的静电火花感度测试结果表明纳米铝热剂对静电十分敏感。对nano-Fe2O3-Al/SFRDX在无约束条件和密闭条件下的燃烧行为进行了研究,高速相机照片法发现在无约束条件下,nanoFe2O3-Al燃烧高达300 m/s,且nano-Fe2O3-Al/SFRDX具有在无约束条件下由燃烧转为爆轰的趋势。