金屬-氟聚物機(jī)械活化含能材料的研究進(jìn)展

陶 俊，王曉峰

(西安近代化學(xué)研究所，陜西 西安 710065)

金屬-氟聚物機(jī)械活化含能材料的研究進(jìn)展

陶 俊，王曉峰

(西安近代化學(xué)研究所，陜西 西安 710065)

從金屬-氟聚物機(jī)械活化含能材料(MAECs)的最新發(fā)展出發(fā)，介紹了金屬-氟聚物的能量特性，分析了該類材料的能量?jī)?yōu)勢(shì)及釋能機(jī)理；總結(jié)了微米級(jí)金屬-氟聚物的典型缺點(diǎn)為組分間的擴(kuò)散距離較大導(dǎo)致的能量釋放速率低；對(duì)比了納米鋁粉的使用、反應(yīng)材料微器件的設(shè)計(jì)、機(jī)械活化處理等能量釋放速率調(diào)節(jié)方法，分析了機(jī)械活化工藝的優(yōu)越性；綜述了金屬-氟聚物機(jī)械活化含能材料在機(jī)械活化工藝、反應(yīng)機(jī)制、爆轟性能及其應(yīng)用方面的研究狀況；評(píng)述了金屬-氟聚物機(jī)械活化含能材料的研究現(xiàn)狀和不足，對(duì)未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。附參考文獻(xiàn)64篇。

機(jī)械活化含能材料；MAECs；高能量密度材料；爆轟性能；納米鋁粉；高能炸藥；金屬-氟聚物；能量釋放速率

引 言

常用的含能材料由單質(zhì)炸藥(如TNT、RDX、HMX、CL-20等[1-2])組成。單質(zhì)炸藥能確保發(fā)生快速的放熱反應(yīng)[3-4]，但該類材料的燃燒熱受反應(yīng)產(chǎn)物生成熱限制，能量密度較低。金屬燃料單位體積反應(yīng)熱大，從金屬燃料(Mg、Al、B、Ti等)的燃燒反應(yīng)可獲得更高的能量。但與單質(zhì)炸藥相比，微米尺寸金屬燃料的引發(fā)存在較長(zhǎng)的延遲，能量釋放速率低。這種延遲通常由導(dǎo)致金屬顆粒自持燃燒的相對(duì)緩慢非均相反應(yīng)控制[5-8]，金屬顆粒的低反應(yīng)速率不能完全凸顯其在炸藥、推進(jìn)劑、發(fā)射藥中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。與微米級(jí)鋁顆粒相比，納米級(jí)鋁顆粒表現(xiàn)出更快的燃燒速率、更高的能量釋放水平。但納米鋁粉存在感度高、成本高、生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)，其表面的氧化物殼層也會(huì)使活性鋁含量降低、能量密度減小[9-16]。

機(jī)械活化含能材料通常是由金屬粉和金屬氧化物或含氟聚合物在機(jī)械能作用下復(fù)合得到的納米級(jí)反應(yīng)體系。相比其他類型機(jī)械活化含能材料，金屬-氟聚物機(jī)械活化含能材料更具吸引力，其原因在于金屬與氟形成的鍵具有極高的生成焓，且不低于任何相應(yīng)金屬本身金屬鍵的生成焓。金屬氟聚物機(jī)械活化含能材料的高能、鈍感和獨(dú)特的能量釋放特性，使其成為一類極為重要的新型含能材料[5]。機(jī)械活化含能材料的典型代表為特氟龍與Mg或Al形成的復(fù)合物。在機(jī)械作用下復(fù)合材料組分被細(xì)化、均勻混合及活化，具有較高密度及熱效應(yīng)。如PTFE與質(zhì)量分?jǐn)?shù)26.5%的Al及32.5%的Mg混合物的熱效應(yīng)分別為8665和9540kJ/kg，超過理想炸藥及許多含鋁炸藥的爆熱。

本文對(duì)金屬-氟聚物機(jī)械活化含能材料在機(jī)械活化工藝、反應(yīng)機(jī)制、爆轟性能及其應(yīng)用方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)今后的研究方向進(jìn)行了展望。

1 金屬-氟聚物復(fù)合材料的能量特性

作為一類新型含能材料，金屬-氟聚物復(fù)合材料是國(guó)外含能材料研究的一個(gè)重要分支。早期金屬顆粒填充聚四氟乙烯(PTFE)復(fù)合材料在工程材料中得到了重要應(yīng)用，但自從20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn) Al/PTFE 在強(qiáng)撞擊下發(fā)生閃光反應(yīng)后，該類材料的能量特性才逐步被認(rèn)識(shí)，這類材料釋能依靠的是組分間的氧化還原反應(yīng)[17]，具體反應(yīng)機(jī)理如下：

2Al+3(-CF2-)n→3C+2AlF3ΔH0=-592kJ/mol

(1)

氟聚合物中F—C鍵結(jié)合得非常牢固(鍵能 431～515kJ/mol)，低溫下氟聚合物非常穩(wěn)定，不易與其他材料發(fā)生反應(yīng)。但高于500℃時(shí)PTFE分解生成的小分子氟碳化合物(如四氟乙烯、六氟丙烯、八氟丁烯等)是活性的，能與Al反應(yīng)生成AlF3。據(jù)估算，Al/PTFE含能材料(質(zhì)量比為26∶74)單位質(zhì)量熱值為8.53MJ/kg，是TNT 反應(yīng)熱值的兩倍多，絕熱反應(yīng)溫度超過4000K。Al/PTFE的密度通常大于2.0g/cm3(TNT密度為 1.6g/cm3)，單位體積熱值更高，為 TNT的2.4 倍。

2 金屬-氟聚物復(fù)合材料的能量釋放速率調(diào)節(jié)

金屬-氟聚物復(fù)合材料存在一個(gè)顯著的缺點(diǎn)，即微米尺度金屬-氟聚物復(fù)合材料大的擴(kuò)散距離導(dǎo)致反應(yīng)速率較低?？梢酝ㄟ^降低金屬與氟聚物組分間的擴(kuò)散距離解決金屬-氟聚物材料反應(yīng)性差的問題[18]，現(xiàn)階段調(diào)節(jié)金屬-氟聚物復(fù)合材料能量釋放速率、降低擴(kuò)散距離的常用方法有：納米含能材料的引入、微復(fù)合材料器件的設(shè)計(jì)、機(jī)械活化處理。

20世紀(jì)，國(guó)外對(duì)金屬-氟聚物復(fù)合材料研究還僅限于材料自身性能的表征及應(yīng)用。21世紀(jì)初，美國(guó)機(jī)械工程研究院通過改變Al粉的粒度來調(diào)節(jié)金屬-氟聚物復(fù)合材料的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)[19]，不同的量熱分析表明，含不同粒度鋁粉的金屬-氟聚物復(fù)合材料反應(yīng)特性差異很大，含15nm鋁粉的金屬-氟聚物復(fù)合材料的反應(yīng)熱比含30、40和50nm鋁粉的金屬-氟聚物復(fù)合材料反應(yīng)熱的3倍還多。

最近國(guó)內(nèi)中物院化工材料研究所采用強(qiáng)氧化元素氟(F)作為氧化劑與高活性金屬?gòu)?fù)合獲得高能量密度含能材料[17,20]。為有效調(diào)控能量釋放速率，含能材料基因科學(xué)研究中心納米含能材料與器件團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了原位化學(xué)氣相沉積方法，制備了核-殼結(jié)構(gòu)PTFE-Al納米復(fù)合含能結(jié)構(gòu)材料[17]。新型PTFE-Al納米結(jié)構(gòu)能有效防止金屬Al的氧化，增加PTFE-Al的反應(yīng)界面和傳質(zhì)速率從而提升反應(yīng)性能。中物院還以Al為燃料，PTFE為氧化劑，利用射頻磁控濺射法制備了不同厚度、交替沉積的PTFE-Al反應(yīng)多層膜[20]。研究結(jié)果為高能量密度含能材料的設(shè)計(jì)提供了新的方法和思路。

近幾年俄羅斯和美國(guó)開始利用機(jī)械活化(通常情況下等同于反應(yīng)抑制球磨法[21-25])增加反應(yīng)物的界面接觸，降低擴(kuò)散距離，提升能量釋放速率和能量轉(zhuǎn)換率。機(jī)械活化通常比納米尺度的物理混合效果更好，獲得的材料能在更低溫度下發(fā)生反應(yīng)。與其他制備方法相比，機(jī)械活化對(duì)原料的物化性質(zhì)、粒度等沒有特殊要求，適用范圍廣，具有操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)物能量密度高、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。因此，采用機(jī)械活化方法調(diào)節(jié)金屬-氟聚物復(fù)合材料的能量釋放速率具有一定的優(yōu)勢(shì)。

采用SPSS19.0軟件對(duì)本次研究所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料用百分比（%）表示，用χ2檢驗(yàn)，當(dāng)P＜0.05時(shí)，表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 金屬-氟聚物復(fù)合材料的機(jī)械活化

機(jī)械活化方法的作用機(jī)理如圖1所示[26]，其最初用于提升鋁、硫與金屬氧化物復(fù)合材料的反應(yīng)性。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)在爆轟波作用下該類復(fù)合材料引發(fā)后在反應(yīng)最初的傳播階段被延遲，反應(yīng)速率不夠維持傳播過程[25]。于是開始嘗試增加材料反應(yīng)性，發(fā)現(xiàn)最有效的方法就是采用機(jī)械活化法，通過機(jī)械活化得到高度均勻混合的復(fù)合粒子或復(fù)合層，降低擴(kuò)散距離、增加反應(yīng)物的界面接觸[26-32]。機(jī)械活化含能材料的反應(yīng)性顯著高于初始混合物，能保證高的爆轟速度和燃燒過程。因納米尺度材料的高表面能及易團(tuán)聚特性，機(jī)械活化方法通常比納米尺度材料的物理混合效果更好。

Takacs L等[32]研究了機(jī)械活化的Al/PTFE納米復(fù)合粒子的結(jié)構(gòu)。XRD數(shù)據(jù)顯示球磨過程中沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，曲線變寬主要與金屬粉的位移和變形有關(guān)；掃描電鏡和原子力顯微鏡顯示機(jī)械活化含能材料是由PTFE包覆粒徑100～150nm的Al顆粒形成的層狀結(jié)構(gòu)；通過復(fù)合材料中鋁粉活性的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，由于Al顆粒被PTFE層狀結(jié)構(gòu)封裝，阻礙了金屬與堿的接觸，導(dǎo)致氣體釋放過程相比于初始材料大大延長(zhǎng)[33]。

Sippel T R等[34]利用高能及低能球磨法制備了Al/PTFE質(zhì)量比為70∶30的機(jī)械活化含能材料?；罨篌w系的比表面積由0.048m2/g提高到2～7m2/g，掃描電鏡和能量分散光譜結(jié)果顯示，機(jī)械活化處理后Al粉與PTFE的接觸達(dá)到納米尺度；高能球磨過程會(huì)生成α-AlF3，導(dǎo)致機(jī)械活化含能材料的燃燒熱比初始材料稍下降0.8kJ/g；火焰測(cè)試結(jié)果顯示機(jī)械活化含能材料與微米鋁不同，更易發(fā)光；安全性測(cè)試結(jié)果顯示這些粒子擁有高的靜電放電閾值(89.9～108.0mJ)、撞擊閾值(大于213cm)及摩擦點(diǎn)火閾值(大于360N)。

4 金屬-氟聚物機(jī)械活化含能材料的反應(yīng)機(jī)制

Koch E C等[22]通過紅外光譜監(jiān)測(cè)了金屬/氟聚物復(fù)合材料反應(yīng)過程，將Mg/PTFE體系加熱到500℃，稍超過預(yù)點(diǎn)火反應(yīng)的起始溫度(480℃)時(shí)，明確判斷出 C-Mg-F 結(jié)構(gòu)的存在，當(dāng)進(jìn)一步升溫到700℃以上時(shí)，該結(jié)構(gòu)逐漸消失，取而代之的是 MgF2的出現(xiàn)和增多。反應(yīng)放出的熱量促進(jìn)了PTFE的分解和Mg 的熔化，當(dāng)足夠多的PTFE 分解產(chǎn)生氣體且分解的氣體逸出基體時(shí)，包覆鑲嵌在基體中的 Mg 顆粒變得活躍，開始在基體附近的氣相中與氣化的PTFE 及其分解產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量則進(jìn)一步傳遞到固相中，促使PTFE 的進(jìn)一步分解和Mg的進(jìn)一步熔化。Dlott D D等[35-38]采用瞬態(tài)光譜方法研究了激光閃光加熱引發(fā)納米Al/PTFE和B/PTFE復(fù)合材料的反應(yīng)閾值及能量釋放機(jī)理，采用超快速中紅外光譜可以探測(cè)到反應(yīng)形成的瞬態(tài)中間產(chǎn)物 CF3、CF2及 COF的振動(dòng)峰。

反應(yīng)機(jī)制的理論計(jì)算方面，Losada M等[39]對(duì)Al/聚四氟乙烯在易燃環(huán)境下的反應(yīng)過程進(jìn)行了具體的理論研究，首先是聚四氟乙烯單體的分解；然后在無氧條件下，CF3+ Al→CF2+ AlF反應(yīng)最快，接著是依次是 CF2+ Al →CF + AlF 和 CF + Al →C + AlF。在富氧條件下，COF 與 Al 的反應(yīng)比 COF2的反應(yīng)快得多。

5 金屬-氟聚物機(jī)械活化含能材料的爆轟性能

Al/PTFE復(fù)合材料的爆轟過程不產(chǎn)生氣體，根據(jù)Khariton Y B等[40-44]的研究，與均相混合炸藥相比，這類材料的爆轟機(jī)理被定義為“混合”型爆轟。

文獻(xiàn)[46]報(bào)道了Al/PTFE(質(zhì)量比為45∶55)的爆轟性能，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。

當(dāng)用高爆炸藥裝藥引發(fā)時(shí)，多孔的MAEC會(huì)發(fā)生穩(wěn)態(tài)爆轟，爆轟性能依賴于復(fù)合物的組成和樣品的密度，爆速700～1300m/s，傳播速度大于初始混合物。密度范圍0.4～0.5g/cm3，穩(wěn)態(tài)爆轟速度隨著密度的降低而升高，密度 0.4g/cm3時(shí)爆速達(dá)到840m/s，產(chǎn)物溫度達(dá)到4000K。研究MAEC的類爆轟區(qū)發(fā)現(xiàn)機(jī)械活化含能材料的化學(xué)轉(zhuǎn)化率要大于初始混合物。

6 其他種類的機(jī)械活化含能材料

機(jī)械活化含能材料的組合種類很多，包括金屬-氧化物、非金屬-氧化物、合金-氧化物、金屬氫化物-氧化物等二元組合以及金屬-金屬-氧化物、金屬-非金屬-氧化物等三元組合。美國(guó)新澤西理工學(xué)院采用反應(yīng)抑制球磨技術(shù)對(duì)不同組合進(jìn)行了嘗試，已成功制備出多種機(jī)械活化含能材料組合體系[47]。Schoenitz M等[48-49]利用反應(yīng)抑制球磨技術(shù)制備了具有高反應(yīng)活性和高能量密度的系列鋁-金屬氧化物亞穩(wěn)態(tài)納米復(fù)合含能材料，復(fù)合物中的反應(yīng)性組分可以是金屬Al-氧化物或其他具有高放熱反應(yīng)材料的組合，如B-Ti 或B-Zr 等，制備的納米級(jí)復(fù)合物有高的反應(yīng)速率和線性燃燒速率。Jeremiah D 等[50]研究了短時(shí)間(5-15min)的高能球磨對(duì)不產(chǎn)生氣體的Ni-Al反應(yīng)體系引發(fā)性能的影響，經(jīng)過15min球磨，體系的引發(fā)溫度從實(shí)驗(yàn)前的913K降至約600K，體系的活化能也從351kJ/mol降至117kJ/mol。Schoenitz M等[48-49]認(rèn)為機(jī)械活化材料反應(yīng)性的改變與增加反應(yīng)性顆粒接觸面積以及在惰性氣體球磨中新界面的形成有關(guān)，調(diào)節(jié)機(jī)械活化的時(shí)間可以精確地控制高密度含能非均相體系的引發(fā)溫度。

除了對(duì)不同組合的探索，一些研究者還試圖通過揭示球磨工藝參數(shù)與機(jī)械活化含能材料的微觀形貌、相結(jié)構(gòu)、晶粒大小及顆粒大小的內(nèi)在關(guān)系來確定最佳工藝參數(shù)。Zou M S等[51-52]用反應(yīng)抑制球磨法制備出高反應(yīng)活性的Mg-Al合金，分析了不同球磨時(shí)間下產(chǎn)物的形貌，將球磨過程分為方形、重疊和細(xì)化3個(gè)階段。Umbrajkar S M等[53]運(yùn)用掃描電鏡和X射線衍射的手段考察了磨球密度、球料比、球磨時(shí)間及添加劑等因素對(duì)Al-MoO3體系的形貌和物相結(jié)構(gòu)的影響。

7 金屬-氟聚物機(jī)械活化含能材料應(yīng)用

由于具有高的釋能特性，金屬-氟聚物復(fù)合材料得到廣泛應(yīng)用，如反應(yīng)線、反應(yīng)破片、非均質(zhì)炸藥、紅外閃光燈、推進(jìn)劑、混合炸藥等。

該類復(fù)合材料可發(fā)展成為一種新的高效毀傷單元，大幅度增加防空和反輕型裝甲的能力。美國(guó)海軍中心的Mcgregor N M等[54]通過飛片沖擊試驗(yàn)，研究獲得了高孔隙率(理論最大密度的40%)Al/PTFE(質(zhì)量比為26∶74)含能反應(yīng)材料的反應(yīng)激發(fā)特性；美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室[55]研究了含有粗顆粒Al(120μm)的 Al/PTFE(質(zhì)量比為28∶72)的沖擊引發(fā)特性，引發(fā)反應(yīng)的最低撞速約為492m/s(相應(yīng)的沖擊應(yīng)力為 2.68GPa)，提高撞速可使引發(fā)時(shí)間從 74μs 降至 14μs。在強(qiáng)沖擊作用下，該材料迅速燃燒或爆炸，同時(shí)釋放出大量的化學(xué)能，對(duì)目標(biāo)造成化學(xué)能和機(jī)械能的雙重毀傷效果，這一特殊的動(dòng)載反應(yīng)特性使其被廣泛運(yùn)用于戰(zhàn)斗部，如，防空破片戰(zhàn)斗部利用該金屬-氟聚物材料的破片穿入目標(biāo)飛機(jī)內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，對(duì)目標(biāo)造成災(zāi)難性的結(jié)構(gòu)破壞；變形裝藥戰(zhàn)斗部利用金屬氟聚物反應(yīng)材料破片進(jìn)入目標(biāo)后提高后效作用；侵徹戰(zhàn)斗部將部分結(jié)構(gòu)的惰性材料換成活性材料來增加毀傷效果；無炸藥的炮彈裝填此活性材料代替炸藥。

近些年，國(guó)外學(xué)者嘗試將金屬/氟聚物復(fù)合材料引入推進(jìn)劑和煙火藥，2007年Zymunt B等[56]研究了包含微小顆粒的鎂鋁合金(PAM)與高度分散的聚四氟乙烯的混合物煙火藥的爆炸性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)該類材料對(duì)機(jī)械沖擊和熱作用鈍感，但對(duì)明火和火花極度敏感；復(fù)合材料燃燒速率0.01～100m/s，且隨著密度的減小而增加。Fawls C J等[57]和Woods W W等[58]研究了金屬-氟聚物復(fù)合材料的組合方式對(duì)推進(jìn)劑性能的影響，發(fā)現(xiàn)機(jī)械物理混合的組合方式優(yōu)于將黏結(jié)劑作為包覆層的組合方式。鄭磊等[59]研究了鎂粉粒度對(duì) Mg/PTFE 貧氧推進(jìn)劑燃燒性能的影響，推進(jìn)劑燃燒速度隨復(fù)合材料中鎂粉粒度的減小而增大，粒度越小變化越明顯。Bo kovi G等[60]研究了基于聚四氟乙烯作為氧化劑，硼、鋁和鈦?zhàn)鳛榭扇紕┑牟煌M成的燃燒特點(diǎn)，測(cè)試了多種不同組分的配比和粒度的結(jié)構(gòu)特性。

俄羅斯對(duì)金屬/氟聚物復(fù)合材料的爆炸特性進(jìn)行了研究，奧爾連科[61]等研究證實(shí)了金屬/氟聚物復(fù)合材料具有較高的爆轟能力，鈦(80%)+聚四氟乙烯(20%)和(Fe2O3+4Al)(90%)+聚四氟乙烯(10%)在速度為13～14m/s 的落錘撞擊下能引起反應(yīng)；沖擊波作用下鈦/聚四氟乙烯復(fù)合材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引發(fā)反應(yīng)的應(yīng)力范圍為(1.95～3.48)GPa。利用契形塊實(shí)驗(yàn)方法和 PVDF 壓力計(jì)測(cè)量，證實(shí)反應(yīng)發(fā)生于沖擊波陣面上；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，在恒定爆速 3.39km/s下，C-J 點(diǎn)處壓力約為8.8GPa；熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)得到其爆轟壓力為5.5GPa，爆轟速度 3.61km/s。

國(guó)外機(jī)械活化含能材料在高能炸藥中應(yīng)用的報(bào)道較少，Gogulya M F等[62]研究了PTFE、鋁和HMX混合物爆轟參數(shù)的影響因素，發(fā)現(xiàn)PTFE可參與炸藥的爆轟反應(yīng)，促進(jìn)鋁粉的反應(yīng)。美國(guó)專利[63]介紹了一種輕型金屬化炸藥，采用的黏結(jié)劑是Viton、PTFE、Teflon等氟橡膠，證實(shí)了含氟材料有促進(jìn)金屬粉參與爆轟反應(yīng)的作用。國(guó)內(nèi)西安近代化學(xué)研究所進(jìn)行了機(jī)械活化含能材料在高能炸藥中應(yīng)用的相關(guān)研究[64]，為解決溫壓炸藥中鋁粉反應(yīng)效率較低的問題，采用高能研磨方法將PTFE添加到鋁粉中，并將含PTFE的鋁粉應(yīng)用于炸藥配方，研究了PTFE對(duì)鋁粉高溫氧化過程、鋁粉點(diǎn)火溫度及含鋁炸藥水下爆炸能量的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)高能研磨工藝可將助燃劑與鋁粉混合均勻，聚四氟乙烯對(duì)炸藥中的鋁粉具有一定的助燃作用，且其效果優(yōu)于氧化銅和鎳粉。

8 結(jié)束語

綜合金屬-氟聚物機(jī)械活化含能材料的國(guó)內(nèi)外研究情況，機(jī)械活化含能材料在材料自身、制備工藝、反應(yīng)特性方面具有一定的研究基礎(chǔ)，從材料的發(fā)展可以看出國(guó)內(nèi)外金屬-氟聚物復(fù)合材料主要用于活性破片。有關(guān)機(jī)械活化含能材料的研究相當(dāng)薄弱，需要加大研究力度?？傮w來說，國(guó)外機(jī)械活化含能材料的研究還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，離應(yīng)用還有較大的距離。未來一段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械活化含能材料的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：

(1)優(yōu)化機(jī)械活化工藝，提升金屬-氟聚物復(fù)合材料的反應(yīng)性，解決反應(yīng)動(dòng)力學(xué)問題；

(2)突破傳統(tǒng)的二元Al/PTFE復(fù)合材料的限制，在Al/PTFE中引入新的金屬或氧化劑，使得機(jī)械活化含能材料能量及反應(yīng)性的調(diào)節(jié)更加靈活；

(3)將機(jī)械活化含能材料應(yīng)用于含能材料配方中，大幅度提升含能材料的能量水平。

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ResearchProgressinMetal-fluoropolymerMechanicalActivationEnergeticComposites

TAO Jun, WANG Xiao-feng

(Xi′an Modern Chemistry Research Institute, Xi′an 710065, China)

Embarked from the recent development of metal-fluoropolymer mechanical activation energetic composites (MAECs), the energy properties of metal-fluoropolymer were introduced, the energy advantages and release mechanism were analyzed.The typical defects of metal-fluoropolymer were summarized as the low energy release rate caused by the large diffusion distance between two components. The method of adjusting the energy release rate was compared, such as the use of nano aluminum powder, design of the micro device of reaction materials and the mechanical activation treatment. The superiority of mechanical activation was also analyzed. The research status of the mechanical activation process, reaction mechanism, detonation performance and application of MAECs was reviewed. The present status and problems of the research on MAECs of metal-fluorine polymer were evaluated, and the future development trend was also discussed. With 64 references.

mechanical activation energetic composites; MAECs; high energy density material; detonation performance; nano aluminum powderl; high energy explosive; metal-fluoropolymer; energy release rate

TJ55；TQ560

A

1007-7812(2017)05-0008-07

10.14077/j.issn.1007-7812.2017.05.002

2016-11-23；

2017-01-15

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.11502194)

陶俊(1987-)，男，博士研究生，從事混合炸藥及裝藥研究。E-mail:taojun4712230@126.com

王曉峰(1967-)，男，博導(dǎo)，研究員，從事混合炸藥及裝藥研究。E-mail:wangxf_204@163.com