[發明專利]一種具有微納層狀結構的復合含能材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010784693.3
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN112079676B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 鄧鵬;任慧;焦清介
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C06B45/00
• 分類號: C06B45/00;C06B21/00;C06B29/00;C06B29/22;C06B31/00;C06B25/34;C06B37/00;C06B43/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 周蜜

本發明涉及一種具有微納層狀結構的復合含能材料及其制備方法，屬于含能材料技術領域。所述復合含能材料的介觀結構具有規則層狀單元，層狀單元周期性排布，層狀單元由微納米含能材料分子和高分子材料定向自組裝排列組成。所述復合含能材料通過采用含能材料基高分子溶膠定向冷凍方法，再冷凍干燥獲得，基于冰模板生長效應，在微觀層面上實現復合含能材料微納米層狀單元的周期性、規則化堆砌并有序排列，最終獲得具有微納層狀結構的復合含能材料。所述復合含能材料與傳統顆粒含能材料相比，具有性能改善的益處，可用于特定的裝藥應用。

技術領域

本發明涉及一種具有微納層狀結構的復合含能材料及其制備方法，具體地 說，涉及一種具有微納層狀結構的復合含能材料，所述復合含能材料通過采用 含能材料基高分子溶膠定向冷凍方法，再冷凍干燥獲得，屬于含能材料技術領 域。

背景技術

復合材料通過組分間化學物理相互作用，有機地重組兩種或多種復合組成 成分微觀結構，結合并兼顧各復合組分的理化特性，實現性能改善和強化的目 的。特別對于復合含能材料，利用所引入組分的突出理化性能，根據一定的微 結構設計，對復合含能材料進行宏觀力學性能與能量輸出效率調控，實現多功 能、多層次的性能改進，以滿足不同應用場所的需要。當前研究表明，復合含 能材料在不同尺度下的復合微觀結構、界面狀態以及組分分散性等微結構特征， 對其復合材料的最終性能有著較大影響。因此，通過調控復合含能材料微觀結 構，界面關系以及組分間的分散性，實現特定能效的改善或應用性能的提升成 為目前含能材料領域研究的重點。

微納層狀結構復合含能材料已為新興研究熱點。通過微觀結構設計，調控 組分間的復合形式，獲得理想的復合微觀結構與界面狀態，可以有效提升復合 含能材料的理論能效。如2008年，中國工程物理研究院化工材料研究所張朝陽 等人計算模擬表示在分子尺度下的二維單層石墨烯在復合含能材料體系中層狀 周期排布，能降低層狀晶體的剪切模量，利于耗散外界刺激能力，最終實現降 感(Chaoyang Zhang,Xiaochuan Wang,and HuiHuang,π-Stacked Interactions in Explosive Crystals:Buffers against ExternalMechanical Stimuli,J.Am.Chem.Soc. 2008,130,26,8359–8365.)。2016年，中國工程物理研究院化工材料研究所何冠 松等人也指出層狀導熱組分在復合炸藥體系中均勻分散形成網絡化復合結構， 可以有效改善塑性粘接炸藥的熱傳導(Guansong He,Zhijian Yang,Xiaoyu Zhou, Jianhu Zhang,Liping Pan,Shijun Liu,Polymer bonded explosives(PBXs)with reduced thermal stress and sensitivity by thermal conductivityenhancement with graphene nanoplatelets,Compos.Sci.Technol.,2016,131,22-31)。2016年，西北工 業大學嚴啟龍等人也引入層狀含能材料的概念，證實了層狀堆砌微結構復合含 能材料可以實現提升爆轟能力與熱釋放效率(Qilong Yan,Peijin Liu,Aifeng He,Jiankan Zhang,Yue Ma,Haixia Hao,Fengqi Zhao,Michael Gozin,Photosensitive butmechanically insensitive graphene oxide carbohydrazide-metal hybridcrystalline energetic nanomaterials.Chem.Eng.J.,2018,338,240-247.)。可見，獲得層狀微納 結構復合含能材料是提高含能材料能量輸出效率、安全性能以及力學性能的重要途徑。

但是，綜合當前的文獻，目前的研究還處于概念發展階段，現有方法技術 因其制備技術機理的局限難以實現大規模制備，所制備的層狀結構只具有局部 較小比例，且很難實現規模化均一化的樣品批量制備。對于結構化復合含能材 料而言，小范圍內存在層狀微結構很難給出對性能影響的準確評價。