纳米催化剂包覆铝燃料多功能复合材料研究

为了解决固体推进剂中纳米催化剂难分散与微米铝粉燃料易烧结、燃烧不充分等问题，本项目拟将纳米催化剂与铝燃料复合在一起，以获得一种集抗烧结、高效燃烧及优异分散性能于一体的纳米催化剂包覆铝多功能复合材料。①微米铝粉的负载，有望解决纳米催化剂因高表面活性引起的团聚问题；②高熔点的纳米催化剂包覆铝粉表面，可减少升温过程中铝粉的烧结团聚；③我们前期研究证实，某些纳米催化剂的包覆，还可显著降低铝燃料的点火温度和提高燃烧效率。通过本项目研究，将掌握纳米催化剂包覆铝燃料复合材料的制备技术，揭示复合材料在升温过程中的烧结团聚机理、高温氧化行为和点火燃烧机制，建立纳米催化剂的分散程度与推进剂性能的关系模型。本项目的成功实施将为充分发挥铝燃料的高燃烧热和体现纳米催化剂材料的优异催化性能奠定理论和技术基础，在材料、能源和燃烧科学领域都具有重要的意义和应用前景。

为了解决固体推进剂中纳米催化剂难分散与微米铝粉燃料易烧结、燃烧不充分等问题，项目提出将固体推进剂中两个独立的重要组分（纳米催化剂和金属燃料）复合在一起的技术途径，设计成以纳米催化剂为壳、铝粉燃料为核的复合材料，以获得一种集抗烧结、高效燃烧及优异分散性能于一体的纳米催化剂包覆铝多功能复合材料。. 项目通过纳米催化剂的筛选、合成及与微米铝燃料的复合技术研究，实现了纳米钯、纳米二氧化硅、纳米铜、纳米钴等多种纳米材料在微米铝燃料表面的均匀负载，并弄清了纳米催化剂与铝燃料的复合机理，建立了相应的复合物理模型。. 通过纳米催化剂包覆铝燃料复合材料热力学性能的研究，发现纳米催化剂的包覆在低温下可抑制铝粉的氧化、提高铝粉中“活性铝”含量，而高温下通过“氧传递”机制可有效促进铝粉的高效燃烧，掌握了复合材料在高温下的热力学演变过程及相应的机理与规律。. 微纳米复合技术的运用，实现了纳米钴、纳米钯等催化剂在微米铝粉表面的均匀负载，提高了纳米催化剂的分散性，充分发挥了纳米材料的优异特性，优化了纳米催化剂在推进剂材料中的分散，进而提高了纳米催化剂的使用效果和稳定性。. 纳米催化剂包覆铝多功能材料的研制，解决了固体推进剂中铝燃料易烧结团聚、燃烧不充分与纳米催化剂难分散这两个亟待解决的难题，项目的实施为充分发挥铝燃料的高燃烧热和体现纳米催化剂材料的优异催化性能奠定理论和技术基础，在材料、能源和燃烧科学领域都具有重要的意义和应用前景。. 项目组已发表SCI 和EI 收录论文13篇；申请专利2项，已获得1项授权。