对 PTFE/Al 复合材料压力输出进行测试，重点研究组分比例、组分形貌、粘结剂含量对压力输出的影响规律。研究发现，不同 PTFE 与 Al 质量比的复合材料，最大输出压力不同，但升压速率相同；三种形貌复合材料中，u - PTFE/Al 因比表面积小，输出压力最大、升压速率最小；n - PTFE/Al 复合材料在粘结剂含量增大时，压力输出提升且升压速率不变。

基于压力调控理念，设计制备轴向与径向梯度结构药柱并测试。轴向梯度结构药柱测试表明，其能有效控制能量输出；径向梯度结构虽不能调控压力输出过程，但影响最大输出压力，不同形貌 PTFE 复合材料在梯度结构中的位置决定最终压力输出值。

借助 3D 打印（直写）技术展开工作，制备适用于 3D 打印的 Al 基反应性材料（CuO/Al 和 PTFE/Al 复合材料）。利用该技术成功构建不同粘结剂含量的 CuO/Al 复合材料线条及不同 PTFE 与 Al 质量比的 PTFE/Al 复合材料线条；通过改变直写针头规格，制造不同表观直径的线条，并在此基础上设计构建轴向与径向梯度结构，进行相关测试分析。

3D 打印复合材料性能分析

1. 复合油墨特性：当粘结剂含量小于 25 wt%时，制备的 CuO/Al、PTFE/Al 复合油墨为典型的非牛顿流体（假塑性流体），初始粘度约 1000 Pa·s，适用于 3D 打印技术，在 100 - 600 KPa 挤出压力范围、0.21 - 1.36 mm 针头下可顺利打印并保持线条形状。
2. 放热性能：粘结剂含量和组分比例影响反应性材料放热性能。CuO/Al 反应性材料放热量随粘结剂含量增加而降低；PTFE/Al 复合材料放热量随组分比例增加先增大后减小，PA - 6040 放热量最大，为 7749.9 J/g。
3. 燃烧速率：粘结剂含量和组分比例影响复合体系燃烧速率。CuO/Al 复合体系，粘结剂含量从 10 wt%增加到 25 wt%，燃烧速率从 320 mm/s 减小到 30 mm/s；PTFE/Al 复合体系，PTFE 与 Al 质量比从 50:50 增加到 60:40，燃烧速率从 38 mm/s 增加到 43 mm/s，质量比大于 60:40 时，燃烧速率快速减小到 ~20 mm/s。
4. 压力输出：质量比为 60:40 的 PTFE/Al 复合材料体系压力输出值最大，为 64.08 KPa，组分变化的轴向梯度结构可引起压力输出阶段性变化；纳米 PTFE/Al 复合结构压力输出值最大，为 3922.0 KPa，升压速率也最大，为 86321.84 KPa/s。径向梯度影响最大压力输出值，PTFE 纤维/Al 复合材料反应时间决定整体结构输出压力大小，最后反应时输出压力最大。

研究不足

1. 梯度结构尺寸偏差：实验设计的梯度结构在 3D 打印过程中，因 PTFE/Al 复合体系多方面因素影响，整体梯度结构尺寸存在偏差，需从打印参数进一步调整。
2. 反应分析单一：复合材料内部反应因粘结剂含量、组分比例变化存在差异，仅通过 TG - DSC 分析反应较单一，后续应结合 XRD、XPS 等组分分析，更好解析内部反应。
3. 流变性能影响因素探索不足：复合材料流变性能与原料形貌、含量、溶剂等多种因素有关，本实验仅考虑粘结剂含量和组分比例对黏度和模量的影响，其他因素需进一步探索。

研究展望

1. 配方优化：针对不同性质含能材料体系，通过实验测试得到适合 3D 打印技术的多种配方，保持较高能量输出和安全可靠性。
2. 测试体系完善：建立完整的燃烧速率测试体系和评判标准，以物料自身特性为对比，检测添加物对性能的提升或抑制作用，促进其更好应用。

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