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含能复合材料是以一个或多个含能组分为主体,加入适当的添加剂所构成的复合体系。而纳米复合含能材料是将含能材料的组分纳米化,可以发挥出纳米材料的表面特性,能改善传统含能材料的性能,提高其实际使用效果。本文利用溶胶-凝胶法对纳米复合含能材料的制备技术及其相关性能进行了探索研究,本论文的主要研究工作和取得的结果,概括如下:
(1)制备了奥克托今/高氯酸铵/二氧化硅(HMX/AP/SiO2)纳米复合含能材料,采用冷冻干燥技术获得了其干凝胶。SEM、BET、XRD等形貌及微结构分析表明:SiO2凝胶呈现蓬松的多孔网络结构,孔径大小从几十纳米到几百纳米之间,分布均匀。大部分HMX/AP进入SiO2凝胶孔洞中。空白SiO2凝胶的比表面积为401.7 m2/g,且随着炸药量的增加,凝胶复合物比表面积大幅下降。XRD表明复合材料中既有HMX的衍射峰,又有AP的衍射峰,其衍射峰强度变弱,有明显宽化现象。HMX/SiO2凝胶复合物的热分解峰温分别降低了26.7℃和9.1℃,且随着炸药量的增大,分解峰温降幅变小。相比于纯HMx,分解温度随着炸药的量的不同有所提前。当加入AP后,复合材料的分解过程有所改变,且相比于相同组分的机械混合物时,其分解热焓有所增加。凝胶复合材料的感度相比于相同组分的机械混合物有所降低,安全性有些许改善。
(2)制备了六硝基六氮杂异伍兹烷/聚叠氮缩水甘油醚(CL-20/GAP)纳米复合含能材料,SEM表明GAP凝胶呈现蓬松的多孔网络结构,孔径大小在几十纳米之间,分布均匀。BET法测试得出不同含量的CL-20/GAP凝胶复合材料的比表面积在259~12m2/g;XRD表明复合材料中的CL-20晶型以ε+α的晶型析出,其衍射峰强度变弱,有明显宽化现象。CL-20/GAP凝胶复合物的分解峰形呈现双峰,DSC峰形分解温度随着炸药的量的不同下降25-60℃。
纳米复合含能材料的这些新特性,可为其进一步应用研究提供参考。