[發(fā)明專利]空心Mg/MnO2超級含能材料的制備

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910186770.2
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109706508A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黎學(xué)明;郭曉剛;王琪輝;徐鵬;李安琪;王雅麗;馬侑才;陶志;倪婕
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: C25D13/02
• 分類號: C25D13/02;C23C14/18;C23C14/24
• 代理公司: 北京迎碩知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11512
• 代理人: 張群峰;錢揚(yáng)保

空心Mg/MnO₂超級含能材料的制備，包括水熱合成法制備得到新型MnO₂多孔空心微球，而后通過電泳沉積得到MnO₂薄膜，并通過真空蒸鍍法進(jìn)行鎂膜的復(fù)合沉積，最終實現(xiàn)空心Mg/MnO₂超級含能材料的制備和設(shè)計。本發(fā)明巧妙設(shè)計出結(jié)構(gòu)新穎的含能薄膜，此外，通過熱分析、起爆測試等發(fā)現(xiàn)其放熱量高達(dá)5.2MJ/Kg，燃燒程度劇烈，優(yōu)勢明顯。此外，該工藝不受金屬基底的限制，適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，能與MEMS器件良好的結(jié)合起來，有利于開發(fā)新一代的含能器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備微納米含能材料的制備，具體地說，涉及一種多孔空心Mg/MnO₂超級含能材料的制備工藝。

背景技術(shù)

微納米含能材料(EMs)是一種新興的且性能較傳統(tǒng)材料有極大提升的包含一種或一種以上微納米級別組分的混合物。研究發(fā)現(xiàn)，此類復(fù)合含能材料的組分因其尺寸小，活性高，接觸面積大等特點，故表面具有一定的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)等，從而一旦受到的外界能量刺激超過能量釋放閾值時，組分間就會立即發(fā)生劇烈反應(yīng)，有些伴隨爆破聲，明亮的火焰，白色煙霧等。由于組分的類別不同，釋放能量的方式不同，但是誘發(fā)組分間化學(xué)反應(yīng)所需要提供的外界能量要大大小于傳統(tǒng)復(fù)合含能材料的需求。該類材料由于其特殊的組成和性能被廣泛用于推進(jìn)劑、火藥和含能點火橋等。

亞穩(wěn)態(tài)含能材料(MICs)作為一種新型分支，主要由納米金屬氧化物(如CuO、Fe₂O₃、NiO等)和納米金屬粒子燃料(如Al、Mg)構(gòu)成，具有高能量密度、高攜氧量、高質(zhì)量密度、組分選擇范圍廣、配方靈活、易成型等優(yōu)點。同時也是目前可能解決綠色起爆藥問題的最有前途的方法之一，因此，近年來MICs引起了研究人員的廣泛關(guān)注。其中，Mg/MnO₂含能材料一直以來都是作為高放熱量(理論放熱量高達(dá)5539J/g)和燃燒速度出眾的代表，具有深遠(yuǎn)的研究意義和價值。

雖然目前報道的微納米Mg/MnO₂含能材料的合成方法有涂抹法、模板法、高能球磨法、蒸鍍法等。但是金屬與氧化劑之間的接觸仍然較為不充分。對于鋁熱反應(yīng)來說，放熱量很大程度的依賴于MICs材料內(nèi)部的組分傳質(zhì)距離。此外，目前報道的制備方法均有工藝復(fù)雜，操作難度大，工業(yè)應(yīng)用較難實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種空心Mg/MnO₂超級含能材料的制備工藝，其能有效的克服上述的某種或者某些缺點。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種空心Mg/MnO₂含能材料的制備方法，包括：

將硫酸錳和麥芽糖所形成的混合液置于反應(yīng)釜中，其中硝酸錳的濃度為0.05～0.2mol/L且硝酸錳與麥芽糖的摩爾比為1:10^-2左右；以20℃/min左右的升溫速率提高反應(yīng)釜溫度至100～240℃后反應(yīng)4～12h，然后自然冷卻至室溫；

離心、洗滌及干燥后得到多孔空心MnO₂粉末；

將所得多孔空心MnO₂粉末分散于丙三醇、乙酰丙酮和氯磺化聚乙烯的混合分散劑中得到穩(wěn)定懸浮液，其中每100mL混合分散劑中加入2mg左右的多孔空心MnO₂粉末，混合分散劑中丙三醇、乙酰丙酮和氯磺化聚乙烯的體積比為1:1：10^-2至1:4：10^-2；

將片狀電極垂直插入懸浮液中執(zhí)行電泳，以在電極上沉積MnO₂薄膜，其中電極間距為0.8～1.2cm，外加電場為5～20V mm^-1，沉積時間為6～20min，常溫進(jìn)行；以及