[發(fā)明專利]一種Al?CuO/氧化石墨烯復合薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610137915.6
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105734644B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設計）人: 胡艷;李家寬;馬小霞;吳立志;葉迎華;沈瑞琪
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C25D13/02
• 分類號: C25D13/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 鄒偉紅,朱顯國

技術領域

本發(fā)明屬于復合薄膜制備技術領域，具體是涉及一種Al-CuO/氧化石墨烯復合薄膜及其制備方法。

背景技術

近年來，新型彈藥和武器裝備的發(fā)展要求火工品具有更高的安全性和可靠性，同時也要滿足小型化和多功能化的要求，因此火工品技術正向微型化、集成化和多功能化方向發(fā)展，其中微機電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System，MEMS)火工品是重要的發(fā)展方向。為了實現(xiàn)火工品的高安全性和小型化，要求火工品的發(fā)火和傳遞單元不含有敏感的含能材料，微型點火橋和微裝藥的輸出和傳遞能量足夠大、臨界尺寸足夠小，并且適合采用MEMS工藝制造。傳統(tǒng)的火工品使用鎳鉻合金橋絲來引發(fā)下一級裝藥，但這類橋絲和含能材料的接觸性不好，并且由于尺寸較大，所以不適于批量制造和高度的集成化。目前通常采用的半導體橋的輸出能量較輸入能量更低，因此只能引發(fā)相對更敏感的點火藥和起爆藥，難以直接起爆炸藥。因此，采用MEMS工藝制備的具有高能量密度和能量釋放速度的火工品是我們研究的一個新方向。

鋁熱劑作為一種古老的點火藥劑，指的是由Al粉與氧化性較強的金屬或非金屬氧化物所組成的混合物(如Fe₂O₃、MnO₂、CuO、PbO、SiO₂等)，已被廣泛的應用于冶金、焊接、切割器、點火器、鋁熱-離心技術和傳統(tǒng)軍事領域。傳統(tǒng)鋁熱劑主要通過氧化劑和還原劑的物理混合制備，很容易造成鋁熱反應的傳播被克制，導致實際放熱量低和能量釋放速率緩慢，這限制了鋁熱劑的實際應用。將鋁熱劑中的Al粉和氧化劑顆粒細化到納米級，增加粒子的比表面積，使兩者的有效接觸面積增大，有利于提高鋁熱反應速率。納米鋁熱劑由于Al粉和氧化劑是納米尺度的混合，能夠提高氧化劑和Al納米粒子的接觸面積，使得鋁熱反應的擴散距離縮短，顯著提高了鋁熱反應的能量釋放速率，其優(yōu)異的性能使納米鋁熱劑成為近年研究的重點。為了進一步提高納米含能材料體系的反應活性及能量釋放速率，必須盡可能提高氧化劑和燃料納米粒子的接觸面積，縮短兩者間的擴散距離，并使其均勻混合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種操作簡單、條件溫和的Al-CuO/氧化石墨烯復合薄膜及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種Al-CuO/氧化石墨烯復合薄膜，所述的復合薄膜通過聚烯丙基銨鹽酸鹽(PAH)和聚丙烯酸(PAA)聚電解質(zhì)為中介在基底上層層自組裝Al和CuO納米粒子構成，所述的基底為氧化石墨烯薄膜。

一種Al-CuO/氧化石墨烯復合薄膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)以氧化石墨烯水分散液作為電泳沉積液，以不銹鋼或鉑電極作為陰極極片，以預處理后的銅片作為陽極極片，進行電泳沉積，得到氧化石墨烯薄膜；

(2)將0.01-0.03mol/LPAH水溶液與0.25％w/v CuO水分散液以一定的體積比相混合，調(diào)節(jié)其混合液pH值為7-8；

(3)將0.01-0.03mol/L PAA水溶液與0.1％w/v Al水分散液以一定的體積比相混合，調(diào)節(jié)其混合液pH值為4-6；

(4)將步驟(1)制得的氧化石墨烯薄膜浸入步驟(2)所述溶液中5-30min，取出后用清洗并吹干；

(5)再將步驟(4)處理后的氧化石墨烯薄膜浸入步驟(3)所述溶液5-30min，取出后清洗并吹干；

(6)重復上述的步驟(4)和(5)，直到制備出所需層數(shù)的復合薄膜。

進一步的，步驟(1)中，電泳沉積的直流電壓為1-50V，極片間距為1-2cm，電泳時間為1-20min，電泳溫度為室溫。

進一步的，步驟(1)中，氧化石墨烯水分散液的濃度為0.5-5mg/mL；氧化石墨烯水分散液是通過將氧化石墨烯超聲分散在水溶液中制得，超聲時間0.5h-3h，超聲功率50-1500W。

進一步的，步驟(2)中，PAH水溶液與CuO水分散液的體積比為(1:2)～(1:1)；CuO水分散液是通過將CuO納米粒子超聲分散于去離子水中后制得，超聲時間0.5h-3h，超聲功率50-1500W。

進一步的，步驟(2)中，PAH的分子量為120000-200000；CuO粒子粒徑為50-300nm。

進一步的，步驟(3)中，PAA水溶液與Al水分散液的體積比為(1:2)～(1:1)；Al水分散液是通過將Al納米粒子超聲分散于去離子水中后制得，超聲時間0.5h-3h，超聲功率50-1500W。