基于类石墨相二维材料的火工药剂改性研究(3)

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由于高导电性、高强度、超轻薄等特性，石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。前不久美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器，就能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。

石墨烯被发现以来，也受到了含能材料研究者的极大关注。近年来，石墨烯也被应用到含能材料中，通过石墨烯和含能材料的复合进行改性研究。研究表明，将CL-20均匀分散于石墨烯泡沫中的间隙中，可以在不影响其爆炸性能的同时，降低其机械感度和静电感度[21]。在HMX中添加一定比率的石墨烯，可以有效地降低HMX的撞击感度，并提升HMX的耐热性和安定性[20]。将石墨烯混入高氯酸按中，可以加速高氯酸按的分解速率，广泛应用于火箭推进剂等领域。

含能材料的性能优化是一个长久的研究课题，石墨烯的出现打开了一扇新的研究大门，也将含能材料的改性研究带入了一个新的天地[7]。

1.1.6 其他二维材料

石墨烯是经典的二维材料，除了石墨烯之外，还有很多其他的二维材料，如氮化碳、氮化硼、二硫化钼等物质，它们都具有很多优良的特性，在各个领域都有广阔的应用前景。

1.2 含能材料的改性研究

1.2.1 研究背景

含能材料是当今军事领域不可或缺的组成部分，但传统的高能高感含能材料已无法满足如今的要求，含能材料具有潜在的危险因素，在正常军事使用中，含能材料是相对安全的，但是如果在特定的条件下，含能材料就会变得十分危险，于是含能材料的高能低感研究成为了当今军事社会研究的热点。研究者们通过加入钝感物质，如石蜡、沥青等，来降低含能材料的感度。

随着纳米技术领域研究的进展，含能材料改性也出现了新的研究方向，在含能材料中加入纳米材料，通过研究确定添加剂的种类和比率，以达到降低含能材料感度的目的。近年来，一种新的包覆式的纳米材料和含能材料的复合方式引起了研究领域的广泛关注[9]。将纳米材料通过各种方式包覆在含能材料表面，在不改变其能量强度的基础上，降低含能材料的感度。不同于传统的直接混合方法，包覆式的复合粒子有很多优良的特性，与直接将含能材料与纳米材料混合相比，包覆结构可以更加有效地降低含能材料的感度，并且可以使含能材料和纳米材料更好地复合，提高纳米材料的利用率，以更少的纳米材料来达到相同的效果。

1.2.2 包覆方法

在当今研究领域复合纳米粒子的包覆方法有很多，其中，机械混合法就是通过手动研磨或搅拌等方式使粒子和纳米材料混合形成包覆结构。自组装法是先用其他方式制得纳米粒子，然后再对这些纳米粒子进行包覆，从而得到包覆结构的纳米复合粒子。共沉淀法是在粒子的化合过程中源`自*751~文·论^文`网[www.751com.cn，加入纳米材料，使粒子在合成沉淀的同时与纳米材料进行复合。此外，还有化学沉积法、大分子包覆法等合成纳米材料复合粒子的方法。

不同的包覆方式效果不同，实验的技术条件要求也不同，难易程度也不同，需要通过试验探索和研究，找寻最佳的实验条件和包覆方式。

1.2.3 纳米复合含能材料

通过各种方法合成纳米材料与含能材料的包覆粒子，理论上可以有效降低含能材料的感度，增加含能材料的安定性，以达到当今军事领域对含能材料高能低感的要求。

通常，纳米材料和含能材料的混合采用化学沉积法。例如，HMX的改性，把石墨烯和HMX在去离子水中磁力搅拌使之分散均匀后，加入氟橡胶的乙酸乙酯溶液，然后在一定温度和压力下蒸发溶剂，便得到HMX、氟橡胶和石墨烯的复合粒子，这种复合粒子较单独的HMX而言，机械感度显著下降，耐热性提高。又如将碳纳米管加入AP的饱和水溶液中，形成悬浮液，加热搅拌挥发溶剂，可以使AP沉降在碳纳米管表面，或者将形成悬的浮液加入乙酸乙酯中，使析出的AP包覆碳纳米管，形成碳纳米管和AP的复合粒子，这种粒子中AP的热分解温度降低，分解速度加快，AP的性能得到了很好地改善。