GA/AN納米復合含能材料的制備與表征

蘭元飛，羅運軍

(北京理工大學材料學院，北京100081)

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GA/AN納米復合含能材料的制備與表征

蘭元飛，羅運軍

(北京理工大學材料學院，北京100081)

摘要：通過溶膠-凝膠法和超臨界二氧化碳干燥法制備了石墨烯氣凝膠/硝酸銨(GA/AN)納米復合含能材料。采用元素分析(EA)、掃描電子顯微鏡(SEM)、N2吸附測試和X射線衍射(XRD)對GA/AN納米復合含能材料的形貌和結構進行了表征，用TG和DSC測試了其熱分解性能。結果表明，在GA/AN納米復合含能材料中，AN以納米尺寸存在于石墨烯氣凝膠中，平均粒徑為71nm，質量分數為92.71%。石墨烯對AN的熱分解具有促進作用，與純AN相比，GA/AN納米復合含能材料的熱分解溫度提前33.68℃，表觀分解熱增加了532.78J/g。

關鍵詞：材料科學；GA/AN；硝酸銨；石墨烯氣凝膠；納米復合含能材料；溶膠-凝膠法； 超臨界二氧化碳干燥法

引言

硝酸銨(AN)是一種無機鹽，由于其原料來源豐富、制造工藝簡單、成本低廉、加工方便，在推進劑領域中得到廣泛應用[1-2]。因其燃燒產物幾乎全部是氣體產物，且對環境友好，是氧化劑高氯酸銨的替代物之一[3-4]。但是AN推進劑能量低、燃速低，在一定程度上限制了其應用，而AN的熱分解行為對推進劑的燃速有顯著影響，如果能使AN的熱分解溫度提前，則能加速其熱分解，從而提高推進劑的燃速。

石墨烯是碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的碳質材料[5-6]，具有超大的理論比表面積[7]、優異的導熱性能[8]和力學性能[9]，已成為近年來的研究熱點。李娜等[10-12]將石墨烯及其復合物作為燃燒催化劑以物理共混的形式添加到含能材料中，研究結果表明，石墨烯對含能材料的熱分解具有催化作用。……