多孔硅复合含能材料的制备及其燃烧性能研究

摘要

本文主要对多孔硅复合含能材料在不同环境下的燃烧规律及其定容燃烧压力进行了研究。以粒径为30μm的硅颗粒为原料，采用化学腐蚀法制备出具有孔道结构的多孔硅粉，通过扫描电镜对多孔硅粉的表面结构形貌进行了物理表征，使用失重法计算得出了多孔硅的孔隙率。引入高氯酸钠作为氧化剂，对比了不同高氯酸钠添加量所形成的多孔硅复合含能材料的结合形貌和放热量大小。对多孔硅复合含能材料在不同引燃温度下及在密闭环境下的燃烧性能进行了研究。结果显示：由于硅原子各向同性的特性，硅颗粒经化学腐蚀后表面生长出孔径在数百纳米至微米的孔道结构，多孔硅孔隙率可达71.3%。氧化剂的添加量会直接影响复合含能材料的反应放热量。当多孔硅复合含能材料的引燃温度低于高氯酸钠的分解温度时，会影响含能材料的燃烧放热。多孔硅复合含能材料的燃烧过程由于受产物SiO₂的影响，被分为两个爆燃阶段。在自行设计和组装的8.01 cm³的密闭压力测试容器内开展了150 mg复合含能材料的定容燃烧压力测试，结果显示：含能材料的压力释放规律同燃烧现象结果一致，分为两个阶段，在第一阶段，压力上升的速度最大为6.4 MPa/s，在引燃600 ms后，释放压力达到1.35 MPa。

关键词

多孔硅 / 含能材料 / 燃烧性能