金属/金属氧化物型高热剂的制备与性能研究(2)
1.2 高热剂的简介
高热剂，烟火药的一种，是一类由金属或非金属单质与其它元素的氧化物组成的烟花药[1]，其特点是燃烧反应可以类比置换反应，生成产物是另一种单质与氧化物的高温熔渣[2,3]，燃烧温度高（大多数高热剂燃烧温度在2000~2800℃，更有甚者达到3000~4000℃，形成高温液态产物）、熔穿能力强，但不易点燃[4,5]。它作为国防科技领域的一个热点研究对象，集中于研究其制备工艺、结构表征及基础特性[6-10]。
而目前探索它的方法就是通过点燃，然后测试它的红外表征，再从仪器所得的各种红外谱图分析可以很清晰明了的研究出高热剂的特征，尤其是近年来，大批红外复合制导的新型导弹被投入使用，它们的工作波段包括了整个红外波段，具有更强的作战能力[11]。而在传统的高热剂的基础上，人们通过改变高热剂的种类，将其与Mg/PTFE按不同比例混合，大大提高了高热剂的性能，从而在很多领域得到应用，比如新型烟火焊接技术[12]。
传统的高热剂主要就是微米级颗粒复合高热剂，而目前研究最多的是纳米级颗粒复合高热剂，这是由于纳米材料的兴起而导致其演变以及社会科技发展的需求的结果[13]。
纳米复合材料指由两种或两种以上的物理或化学性质不相同的物质组合而成的一类多相粉体材料，其中至少有一种粉体的粒径是在一文方向处于纳米级的。这类复合材料由于具有与普通大尺寸物质所不同的某种奇特性质，常又被称作纳米功能复合材料。如若复合材料是由纳米粒子与微米粒子复合而成，这类复合粒子通常处于微米级，被称为纳米/微米功能复合粒子，简称为纳米复合粒子。纳米/微米复合粒子不仅具备单一纳米或微米粒子的表面效应、体积效应及量子尺寸效应，而且具备复合协同多种功能：改变了单一粒子的表面性质，增大组分的接触面积；减弱粒子结块和团聚现象。
纳米级颗粒复合高热剂，是由燃料和氧化剂纳米级颗粒复合而成的一种含能材料，是一类很有潜力的反应性材料。跟传统的微米级颗粒相比，传统燃烧反应中各组分颗粒都是在微米级发生反应，受控于组分间最大传质速率的影响，能量释放速率较慢。而纳米高热剂中氧化剂或燃料至少有一组尺寸为纳米级，随着比表面积的增大，使得反应组分间具有更大的反应接触面积，从而获得更大的传质速率，使反应快速进行，从而提高了传热率，并减少了热损失[14]。又因为纳米高热剂对点火温度要求比较稳定，只有达到某一点火温度才会发生自持高温反应，具有不同于传统高热剂的燃烧特性，因此也被称为超级高热剂。总之，纳米级复合材料高热剂的燃烧性能比传统的要好，能量输出要高等优越的性能。
纳米/微米复合粒子的制备方法有多种，按复合过程中发生化学反应与否，分为物理复合法和化学复合法[15]。物理复合法中，根据使用设备的不同，又分为研磨复合法、高速机械冲击复合法、机械搅拌复合法、等离子体复合法等。根据复合过程中发生的化学反应方式的不同，化学复合法分为溶胶一凝胶法（Sol-gel ）、共沉淀法、化学气相反应法（CVD）、微胶囊法、微乳液法等。而根据粒子复合过程中所处的状态不同，纳米/微米复合粒子的制备方法可分为气相法、液相法及固相法。
1.3 本文的研究内容
通过查阅资料以及探索，镁/聚四氟乙烯的燃烧温度低，红外辐射强度低等缺点。所以可以考虑将其作为空白对照组实验。通过加入一定量高能密度，高燃烧温度而且具有一定红外活性的物质来提高它的燃烧温度、红外辐射强度、从而提高它的最大输出能量。本文就是通过制备五组复合粒子A1+CuO、A1+NiO、A1+TiO2、A1+Fe2O3、Ni+SiO2。然后通过不同比例与镁/聚四氟乙烯混合，进行测试研究它们混合后的燃烧温度，红外辐射强度。探索出金属/金属氧化物型高热剂的特性。
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