纳米复合含能纤维的静电纺丝法制备及结构表征
纳米复合含能材料由于反应组分的粒径在纳米级，使得能量传质速度快，是一种可以获得高能量密度和高能量释放速率的含能材料，从而成为含能材料研究领域的热点。本文采用静电纺丝技术制备了一种新型纳米结构复合含能材料-纳米复合含能纤维。本文主要对纳米CuO/Al亚稳态分子间复合纤维薄膜和RDX/NC纳米复合含能纤维两个体系进行了研究。 采用静电纺丝技术在硅基底上制备了纳米多孔CuO纤维薄膜。然后通过热蒸发技术在纳米多孔CuO纤维薄膜表面沉积一定厚度的铝，从而制备了纳米CuO/Al亚稳态分子间复合纤维薄膜。结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、综合热分析(TG-DSC)等表征手段对纳米CuO/Al亚稳态分子间复合纤维薄膜进行了结构表征，并对其进行了点火测试。结果表明:Cu(NO3)2/PVP前驱体复合纤维直径分布均匀、表面光滑、连续;经过500℃煅烧3h以后，由于前驱体复合纤维中Cu(NO3)2和PVP发生分解以及乙醇溶剂、水等挥发，纤维表面变得粗糙多孔，且纤维直径变小。经过热蒸发镀铝以后，Al与多孔CuO紧密结合，使得CuO/Al纤维薄膜与CuO纤维薄膜相比变得更光滑。利用静电纺丝技术制备的纳米CuO/Al亚稳态分子间复合纤维薄膜只有一个放热峰，在532℃附近，远远低于铝的熔点。将纳米CuO/Al亚稳态分子间纤维薄膜进行燃烧试验时，可以看到复合纤维薄膜剧烈反应、释放大量能量并伴随着明亮火焰。 以丙酮和DMF的混合液（V丙酮∶VDMF=2∶1）作为溶剂，采用静电纺丝技术，成功制备出了RDX/NC纳米复合含能纤维。纯NC纳米纤维直径为70 nm左右，且纤维直径均匀、表面光滑。由于部分RDX晶体析出，使得RDX/NC纳米复合含能纤维表面粗糙，纤维直径在120 nm左右。DSC结果表明静电纺丝法制备的纳米复合含能纤维的放热峰比机械混合放热峰略有提前。通过原子力显微镜(AFM)测得RDX/NC纳米复合纤维弹性模量为153 GPa，比纯NC纤维高出近2倍。
纳米复合含能纤维;静电纺丝法;结构表征;制备工艺;能量密度
西南科技大学
硕士
分析化学
裴重华;杨光成
2013
中文
TB383;TQ340.64
66
2013-10-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）