微纳米含能材料研究进展

含能材料2018年第26卷第12期（1061-1073）

微纳米含能材料研究进展

CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS

微纳米含能材料研究进展

李凤生，刘杰

（南京理工大学化工学院国家特种超细粉体工程技术研究中心，江苏南京210094）摘

要：微纳米含能材料由于其小尺寸效应、密实效应、高表面能与高表面活性，表现出优异的性能并获得良好的应用效果。基于

国内外学者的相关研究工作，综述了当前微纳米含能材料制备所采用的重结晶技术、粉碎技术，以及微纳米含能材料的干燥技术、粒度与形貌表征方法、感度随粒度大小变化机理、应用方向及效果等方面的研究进展。指出微纳米含能材料今后应重点加强基础理论、模拟仿真、应用作用机制及工程化放大与实际应用等方面的研究工作，使微纳米含能材料尽快转入工程化应用，以加快高能固体推进剂、混合炸药、发射药以及火工烟火药剂的发展并提升其性能。关键词：微纳米；含能材料；制备；表征；机理；应用中图分类号：TJ55；O64

文献标志码：A

DOI ：10.11943/CJEM2018280

1引言

“纳米”概念在20世纪中期被提出，但纳米材料的

应用却在4-5世纪就已经开始了，如教堂彩色玻璃、银版照相术等。通常，纳米材料的三维尺寸中至少一维尺寸小于100nm ，包含颗粒（粉体）、薄膜、纤维等

[1-2]

。

对于纳米粉体材料，其往往不是单一尺度的颗粒群，而是同时含有不同尺度的纳米颗粒，或者还含有亚微米级甚至微米级（通常指10μm 以下）颗粒；并且，从应用情况来看，虽然目前真正大规模实际应用的主要是亚微米或微米粉体材料，但这其中也往往含有纳米级颗粒。所以，纳米、亚微米及微米材料很难严格区分。因而，许多研究机构将微米、亚微米及纳米材料归于一类开展研究，如清华大学就成立了微纳米研究中心、微纳米学会。对于含能材料的研究，亦是如此。

对于微纳米单质含能材料，学者们早期寄望小尺

寸颗粒内部产生的高压应力能伴随有额外的能量释放，后来的理论及实验证明，在实际应用的尺度范围内（如：30~100nm ）并没有表现出明显的能量优势。但单质含能材料的颗粒尺寸大小及分布对其感度与热分解特性产生显著的影响，并且对固体推进剂、混合炸药等的力学性能、燃烧/爆炸性能、感度等也会产生显著的影响，因而这也促使研究者全力开展微纳米单质含能材料（如黑索今（RDX ）、奥克托今（HMX ）、六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）、三氨基三硝基苯（TATB ）、六硝基茋（HNS ）、1，1-二氨基-2，2-二硝基乙烯（FOX-7）、1-氧-2，6-二氨基-3，5-二硝基吡嗪（LLM-105）等）的制备技术与装备研究。在微纳米复合含能材料、尤其是纳米复合含能材料方面，学者们也开展了大量的研究工作[3]。由于这种复合体系具有小的临界直径，高反应速率以及大放热量，适用于作为“爆炸芯片”，并且有些性能优异的纳米含能材料具有非常快的燃烧速度，可以应用于多种领域。例如，负载有高氯酸钠的纳米多孔硅膜的燃烧速度超过3000m·s -1[4]。但这种复合体系中诸多反应的引发与传播机制，至今仍没有完全彻底揭示。

微纳米含能材料的颗粒尺寸大小、形状与形貌、粒度分布、晶型结构、表面状态、分散性与流散性等，对其应用效果影响很大。这些特性与微纳米含能材料的制备技术、干燥技术、表面处理技术及应用技术直接相

文章编号：1006-9941（2018）12-1061-13

引用本文：李凤生,刘杰.微纳米含能材料研究进展[J].含能材料,2018,26(12):1061-1073.

LI Feng?sheng,LIU Jie.Advances in Micro?nano Energetic Materials[J].Chinese Journal of Energetic Materials （Hanneng Cailiao ）,2018,26(12):1061-1073.

收稿日期：2018?09?30；修回日期：2018-10?15网络出版日期：2018-10-30

基金项目：国家自然科学基金资助（51606102）

作者简介：李凤生（1946-），男，教授、博士生导师，主要从事含能材料高品质微纳米化制备与高效分散应用方面的理论、技术、装备及工程化与产业化推广应用研究。e-mail ：lfs_njust@https://www.docsj.com/doc/4b984403.html, 刘杰（1987-），男，副教授、硕士生导师，主要从事微纳米含能材料制备与应用研究。e-mail ：jie_liu1987@https://www.docsj.com/doc/4b984403.html,

1061

万方数据