论文部分内容阅读
叠氮化铜（Cu（N3）2）作为一种低毒、高能的起爆药,具有很好的应用潜能,但是由于其感度较高,限制了其实际应用。碳纳米管（CNTs）作为一维纳米材料,具有优良的导电、传热和机械性能,将叠氮化铜约束在定向碳纳米管中空管腔中,既可以有效降低其静电感度,同时利用碳纳米管优异的机械强度及开口方向一致的特点,可以大大提高叠氮化铜反应的安全性并保证输出爆轰能量的最大化。本文首先采用阳极氧化法在硅基底上制备多孔氧化铝薄膜（PAM）,然后采用化学气相沉积（CVD）法在PAM规整的孔道内制备碳纳米管阵列,采用电化学沉积法在碳纳米管中空管腔内沉积铜纳米颗粒,最后利用气固相叠氮化反应制备硅基Cu（N3）2@CNTs复合含能薄膜,并对薄膜的性能开展了研究。本文的主要研究工作如下:（1）利用电子束蒸发技术在硅基底上依次沉积Ti、Al膜,采用改性的两步阳极氧化法及扩孔处理工艺,在Ti/Si基底上制备多孔氧化铝薄膜,探究了不同制备工艺条件对孔道结构规整性及尺寸的影响。获得的最佳制备工艺条件如下:温度为1-3℃;以0.5V·s-1速率从0V升至100V（氧化电压）;搅拌转速为430r/min;电解液溶剂为乙醇:水（v/v）=1:1;第一步氧化电解液为0.3M草酸溶液,氧化时间40min;第二步氧化电解液为0.5wt%磷酸溶液,电流降为0.04 mA/cm2左右。制备的多孔氧化铝薄膜无阻挡层,厚度约1.2μm,孔径约150nm;（2）利用PAM自催化作用,采用CVD法在PAM孔道内制备定向碳纳米管阵列。采用电化学沉积法在碳纳米管中空管腔内沉积铜纳米颗粒,探究了电解液添加剂及沉积温度对铜纳米颗粒沉积密度的影响。研究结果表明,以硫脲作为电解液添加剂、在温度为35℃条件下,铜纳米颗粒沉积密度最大。将硅基Cu@CNTs复合薄膜放置于空气中24h后,碳纳米管中沉积的纳米铜大部分被氧化为纳米氧化亚铜;（3）将Cu2O@CNTs复合薄膜进行72h叠氮化反应,表征结果表明碳纳米管中大部分的氧化亚铜转变为网状叠氮化亚铜。将Cu@CNTs复合薄膜进行72h叠氮化反应,表征结果表明碳纳米管中的铜纳米颗粒全部转变为絮状叠氮化铜。活化能计算结果表明,Cu（N3）2@CNTs复合薄膜的活化能为229.998kJ/mol;（4）对硅基Cu（N3）2@CNTs复合含能薄膜进行了静电感度、激光点火和电爆实验研究,并探究了保留和去除PAM对复合含能薄膜性能的影响。结果表明,保留PAM的薄膜的静电感度小于去除PAM的薄膜,去除PAM的薄膜的激光点火性能和电爆性能优于保留PAM的薄膜。