从粒径调控到工艺优化：解锁Al基含能材料卓越性能

Bockmon等人使用粒径分别为44 nm、80 nm、121 nm的3种Al粉制备得到了的Al/MoO3纳米铝热剂，并在受限制的条件下对其燃烧速率进行了测试研究，确定Al颗粒粒径与燃烧速率之间的关系。

测试结果表明，在一定粒径范围内，燃烧速率随着粒径的减小而增加，但当粒径减小到一个特定的尺寸时，燃烧速率将不再随着粒径的改变而产生变化，这主要是由于过量的Al2O3起着散热的作用，从而抑制了燃烧波传播的进一步增加。

Granier等人对不同粒径（17.4 nm～20μm）Al粉制备的Al/MoO3纳米铝热剂进行激光点火实验，使用的激光为50 W的CO2激光源。最后得到随着铝粉粒径的增加，铝热剂的点火时间从12 ms增加到6 s。根据以上实验研究最终表明，纳米复合物的燃烧速率和点火时间都要优于微米复合物，所以改变复合物中组分粒径是调节复合物性能的一种有效的方式。

高能量、钝感和优良的力学性能是金属Al/含氟聚合物的标签。作为反应性材料的一种，金属Al/含氟聚合物已经成为了国内外含能材料研究的重要目标。

自从上世纪七十年代初期，Willis等人发现高速撞击Al/PTFE复合材料的时候会出现闪光现象以来，直到进入二十一世纪之后，金属/含氟聚合物的能量释放反应特性才更多地被大家认识，因此一跃成为了国防工业应用和民用范畴的一种非常重要的新型含能材料。经过多年的研究，PTFE/Al复合材料已经具有了比较完善的制备工艺，并且制备的样品在力学性能方面都有良好的表现。

2001年，Vasant等人使用压制与烧结的方法制备方式初步尝试得到了PTFE/Al试样。后来，B Daniel等人在改进的研究报告中向大家介绍了一种比较完善的PTFE/Al烧结方法。试样从0℃以1℃/min的升温速率升高到380℃，在温度到达330℃的时候保温4 h，然后继续升温到380℃的时候保温6 h。为了能够提升PTFE/Al试样的拉伸强度，可以在加热保温结束后进行降温的阶段，大概在PTFE结晶温度附近（327℃）进行一段时间的保温处理，提升PTFE的结晶度。

国内的许多研究人员也进行了相关的研究工作，对PTFE/Al试样的烧结制备工艺进行了大量的探索研究。阳世清，徐松林等人采用压制烧结的方法制备了PTFE/Al反应材料试样，并进行了相关的性能测试。测试结果表明，获得的PTFE/Al反应材料试样密度为2.2849 g/cm3，高达理论密度的94.8％。另外对PTFE/Al样品的燃烧热值进行了测量，结果显示其燃烧热值为14.9 kJ/g，是TNT燃烧热值的数倍。此外，PTFE/Al试样具有良好的拉伸强度，大约为17~23 MPa。不仅如此，PTFE/Al试样还具有良好的压缩性能，在170 MPa的应力作用下能够保持其形态完整，不发生破碎。

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