纳米Al-MoO3发火性能研究

为研制高能量密度无铅的火工药剂,以纳米铝粉和纳米氧化钼为原料,采用超声分散混合的方法,制备了绿色环保的纳米含能材料Al-MoO3。通过冷场扫描电镜和差热分析(DSC)对纳米含能材料Al-MoO3进行了表征分析,制作了电点火头和激光点火头,进行了点火性能测试。结果表明:纳米含能材料Al-MoO3在520℃以上的高温条件下反应,放出大量的热,其中电点火头的50%的电压发火感度为22.8V,激光点火头的50%的发火感度为5.1mJ。

亚稳态分子间复合物Al-MoO_3的制备与性能研究

以纳米铝粉和纳米氧化钼为原料,采用超声分散混合的方法,制备了纳米复合含能材料Al-MoO3。利用扫描电镜(SEM)和红外光谱对原料和产物的结构进行了初步分析表征;进行了Al-MoO3撞击感度、火焰感度以及燃烧热性能试验。结果表明,该含能材料具有一定的撞击、火焰感度,是一种具有高的能量密度的纳米含能材料。

Al-MoO_3复合物的制备及热性能

采用氩气保护下的高能球磨法制备了微米级Al-MoO3复合物,通过扫描电镜(SEM)、激光粒度测试仪、X射线衍射(XRD)表征了Al-MoO3复合物的结构及形貌,用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)研究了其热性能。结果表明,高能球磨法制备的Al-MoO3复合物呈片状,粒径分布均匀,晶粒粒径降低;与未球磨的Al粉相比,Al-MoO3复合物与空气氧化反应的热性能显著提高,Al的增重率和反应率分别提高了48.4%和60.8%;1 070℃左右出现一个较大的放热峰,最大热流率和放热反应焓分别增加160.9J/g和4 106.2J/g,活化能仅为297.8kJ/mol。该复合物与空气反应性能得到改善。

ZnO/MoO3/Al（OH）3阻燃聚丙烯材料的制备及性能

采用水热法制备了一维材料ZnO和MoO3纳米线(nanowires,NWs),并通过SEM和XRD对纳米线的形貌和结构进行了表征。将一维纳米线和纳米氢氧化铝(ATH)与聚丙烯(PP)熔融共混制备了ZnO/MoO3/Al(OH)3/PP复合材料(NWs/ATH/PP)。利用TGA、极限氧指数(LOI)测定仪和锥形量热仪(CCT)表征了复合材料的热稳定性和燃烧性能,利用万能材料试验机测试了复合材料的力学性能。结果表明:当添加质量分数3.75%ZnO纳米线、质量分数3.25%MoO3纳米线和质量分数21.00%纳米ATH时,NWs/ATH/PP复合材料的初始分解温度较纯PP增加了17.8℃,残重率为24.6%,峰值热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)分别下降了54.3%和25.7%,LOI提高7.1%。SEM结果显示:NWs/ATH/PP的残炭表面致密、连续且平整。

不同调制比的Al/MoO_3含能半导体桥电爆特性研究

调制比是薄膜制备中体现材料化学计量比的重要参数,直接影响含能复合薄膜的反应性能。为了研究Al/MoO_3含能复合薄膜在半导体桥上复合的最佳调制比,采用磁控溅射工艺分别制备了3种调制比的Al/MoO_3含能复合薄膜和Al/MoO_3含能半导体桥。研究了薄膜的形貌、热反应性能与Al/MoO_3含能半导体桥在不同充电电压下的电爆过程。结果表明适当调整调制比可以减小临界激发能量,缩短临界激发时间,提高含能半导体桥的燃烧时间。

Al/MoO_3薄膜厚度对含能半导体桥发火特性的影响

使用微细加工技术在半导体桥上分别集成3μm和6μm厚度的Al/MoO_3纳米含能复合薄膜,制备成含能半导体桥,并使用电容放电的激发方式,研究薄膜厚度对含能半导体桥发火特性的影响。研究发现,随着薄膜厚度的增加,含能半导体桥的临界发火时间和临界发火能量无显著性变化,电容放电的作用总时间、作用总能量和能量利用效率降低,能量输出效率显著增加。

火焰法制备Al/MoO_3纳米片阵列的影响因素

亚稳态分子间复合物（MIC）阵列由于具有高能量密度、小尺寸条件下能自持反应的优点,在集成化火工品方面具有潜在的应用价值。采用火焰法在硅基底上原位制备了高度有序的MoO3纳米片阵列,探讨了基底材料、纳米阵列生长时间、火焰源因素对生成MoO3形貌的影响,得到了 MoO3纳米片阵列的优化制备工艺条件： 以硅片为基底,生长时间为5 min和甲烷为火焰源。制备的纳米片厚度为100~200 nm,宽度约5 μm,长度达到十几个微米。分别采用磁控溅射和热蒸发在MoO3纳米片阵列表面镀铝得到Al/MoO3 MIC阵列,在铝膜厚度相同的情况下,采用热蒸发镀铝方式优于磁控溅射。热蒸发铝膜厚度为900 nm时,所获得的Al/MoO3 MIC阵列具有较高的放热量,达到3276 J·g-1。

PTFE/Al/MoO3复合材料的力学和反应性能

使用模压烧结法制备不同PTFE体积分数的PTFE/Al/MoO3复合材料,借助扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对材料进行表征,并研究该复合材料的准静态压缩性能和动态冲击性能。结果表明:PTFE/Al/MoO3复合材料的强度随着PTFE的增加先增加后降低,当PTFE体积分数为70%时达到最大的80MPa,且该试样能够在准静态压缩条件下发火,发出巨大的爆炸声和明亮的火光,而其他试件在同等条件下未见发火现象。动态冲击条件下,PTFE/Al/MoO3复合材料均能发生爆炸反应,但随着PTFE的增加,剧烈程度逐渐降低,反应产物为AlF3,Al2O3,Mo,C,表明Al与PTFE和MoO3都发生了氧化还原反应。在材料强度和组分的双重影响下,PTFE/Al/MoO3复合材料发火所需能量随着PTFE的增加,呈现先降后升的趋势。

不同调制周期的Al/MoO3半导体桥发火器件电爆性能研究

采用磁控溅射技术制备总厚度为6μm,调制周期分别为134nm/166nm和22nm/28nm的Al/MoO3复合薄膜,并将其与半导体桥(SCB)整合形成含能半导体桥(ESCB)发火器件,研究了Al/MoO3含能薄膜及SCB-Al/MoO3含能半导体桥的性能。DSC分析表明,调制周期为22nm/28nm的薄膜只有1个放热峰,其活化能为245k J/mol;调制周期为134nm/166nm的薄膜有3个放热峰,最大放热峰的活化能为200k J/mol。22nm/28nm的含能薄膜燃速为5.34m/s;134nm/166nm的含能薄膜燃速为1.79m/s。随着调制周期的增加,SCB-Al/MoO3的临界发火时间变长,调制周期对临界发火能量、作用总时间、作用总能量无影响,SCB-Al/MoO3(22nm/28nm)的电压发火感度高于SCB-Al/MoO3(134nm/166nm)。

Al/MoO_3体系含能材料反应力场关键参数的研究

运用单参数连续优化方法拟合了亚稳态分子间复合物Al/MoO_3体系反应力场(Reax FF)的Mo-O和Al-Mo-O参数部分。采用拟合后的Reax FF计算了Al/MoO_3体系Mo-O和Al-Mo-O结构的多种物理性能,并与相对应的第一性原理(DFT)计算值进行对比。结果表明,拟合后的Reax FF可以准确地描述Al/MoO_3体系中Mo-O和Al-Mo-O结构的能量变化、晶体结构和力学稳定性,但对这些结构的弹性常数描述存在偏差。

Al/MoO_3棒状纳米铝热剂的制备及性能研究

Al/MoO_3纳米铝热剂因放热量高和燃烧速度快等优点而受到广泛关注。实验首先采用水热法在p H=1,水热温度180°C,水热时间24 h的条件下制备了形貌均匀的棒状MoO_3,然后基于电泳沉积技术组装了Al/MoO_3纳米复合薄膜,并对其形貌结构、放热量和燃烧性能进行了分析。结果表明,电压200 V、电泳时间10 min、聚乙烯亚胺(PEI)浓度为1%且两组分当量比Φs=2.13时,Al/MoO_3铝热剂放热量达3555 J/g,燃烧现象剧烈。研究表明,MoO_3的微观形貌和反应组分的混合比例对铝热剂反应性能有显著影响。

纳米阵列式MoO_3/Al复合含能膜的制备与性能研究

采用水热法在Ti片上成功地制备出MoO_3纳米阵列膜,并利用其作为氧化剂和基底,将纳米Al粒子电泳沉积到其表面制备出纳米阵列式MoO_3/Al复合含能膜。通过X射线衍射法(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)和差示扫描量热仪(DSC)对样品进行表征,考察了纳米Al粒子电泳沉积时间对复合含能膜放热性能的影响。结果表明,MoO_3纳米阵列膜主要由热力学稳定的正交相MoO_3纳米线阵列构成,此结构显著增大了MoO_3的比表面积,更有利于Al和MoO_3有效接触,提高二者的反应活性。当沉积时间为2min时纳米阵列式MoO_3/Al复合含能膜放热量最大为1589.0 J/g。

纳米含能材料Al-MoO_3的性能研究

采用超声分散混合的方法,以纳米铝粉和纳米氧化钼为原料,制备了纳米含能材料Al-MoO_3。通过扫描电镜(SEM)和差热分析(DSC)对纳米含能材料Al-MoO_3进行了表征分析,同时进行了火焰感度、激光点火性能和电点火性能测试。结果表明:纳米含能材料Al-MoO_3是亚稳态分子间复合物的一种,它具有较好的火焰感度、激光点火感度和电点火感度,其50%感度分别为37.3cm、1.657mJ和462mA。