随着科技的发展，中国航天事业迅速崛起。作为航天领域的“动力来源”，推进剂的选择成为了重中之重，因此推进剂组分的筛选便成为了研究重点。由于火箭推进过程需要较高的能量，因此具有高放热量的金属燃烧剂便被广泛研究。铝粉由于具有耗氧量低、燃烧热高、密度大、原材料丰富、成本较低等优点，在众多金属材料中脱颖而出。目前使用的多为微米铝粉，但微米铝粉有较厚的氧化层，这使得它的燃烧速率和燃烧效率都偏低，甚至还可能带来两相流损失、尾迹热辐射和喷管污染等问题，因此需要对铝粉进行纳米化和掺杂以提高其活性；另外，新制的纳米粒子具有极高的活性，一遇空气或水便立即自燃，因此需要将其表面稳定化以保存其能量；最后为了解决纳米粒子难以和其它组分均匀混合的问题，也需对其粒径、形貌和亲水性进行改善。
　　首先，利用球磨技术对微米铝粉进行了纳米化研究，通过改变球磨助剂的种类、球磨助剂的添加量、球磨时间以及球料比等参数确定了高活性铝纳米粒子的制备工艺，并通过稳定化处理获得了类球形的、高比表面积的和可快速燃烧的核壳结构纳米粒子。结果表明，球磨时间的长短直接影响铝粉的活性，当球磨时间为14h，制备出的铝粉呈类球形，粒径约为30nm，比表面积超过30m2/g。此外，球磨14h的铝纳米粒子能够实现快速燃烧，产物在12V的电压下即可点燃且在2s内便可达到1000℃以上，而微米铝粉在25V的电压下仍无燃烧迹象。另外，使用乙烯基三甲氧基硅烷(A171)对纳米铝粉进行稳定化，相应的产物的热稳定性和疏水性都大大提高。
　　为了进一步提高铝纳米粒子的燃烧性质，通过向铝纳米粒子中掺杂氧化类物质对其进行改性，分别使用原位球磨法和传统的超声共混法制备出了高活性的Al/Fe2O3纳米铝热剂，并对两组产物的结构和性质进行了对比。结果表明，原位球磨法制备的纳米铝热剂混合的均匀程度更高，而传统的超声共混法制备的纳米铝热剂混合的均匀性较差，甚至会出现各自团聚的现象。此外，原位球磨法制备并稳定化的纳米铝热剂的接触角为113.01°，明显大于相应的传统的超声共混法制备产物的接触角(96.54°)，表明原位球磨法所制备的纳米铝热剂更易于保存。通过原位球磨法制备的纳米铝热剂的最优掺杂Fe2O3量为17wt%，产物的氧化速率更快，起始燃烧温度更低，初始燃烧时所需的电压更低(12V)，明显低于传统的超声共混法制备产物的燃烧电压(15V)，并且燃烧火焰更稳定和均匀。
　　在添加Fe2O3的基础上，又对掺杂FeF3的纳米铝热剂进行了研究，通过原位球磨技术制备了高活性的Al/FeF3纳米铝热剂，通过改变FeF3的添加量确定了Al/FeF3纳米铝热剂的制备工艺。结果表明，掺杂17wt%的FeF3样品最优。产物粒子呈类球形，平均直径为23.2nm，比表面积为26.33m2/g。另外，与未掺杂的铝纳米粒子和掺杂Fe2O3的纳米铝热剂相比，Al/FeF3纳米铝热剂的疏水性几乎没有变化，然而其初始氧化温度更低，燃烧速率更快。说明掺杂氧化类元素能够提高铝纳米粒子的燃烧性能，且所掺杂元素的氧化性越强，其提高铝纳米粒子燃烧性能的效果越明显。
　　利用自制的溶剂挥发法技术对微纳结构粒子的构造进行了研究，最优的产物粒子呈现球形杨梅状，粒径分布均匀且平均粒径约为10μm。制备的产物不仅保留了纳米铝热剂本身在热稳定性及燃烧方面等优异性质，其疏水角也比相应的纳米铝热剂减少了54.7%(115.12°→52.20°)，大幅度地增加粒子的流动性和润湿性，进而提高了其应用在推进剂组分中的可能性。