高能量密度吸热碳氢燃料的制备及其功能实现

吸热碳氢燃料是为高超声速飞行器同时提供推动力和热沉的先进高能液体推进剂，其研究具有前瞻性和战略意义。本项目通过合成高密度高张力笼状环烃和制备高热稳定性燃料基液，研究高密度组分、燃料基液及添加剂包之间的相互作用与合理配伍，构筑高能量密度吸热碳氢燃料新体系；通过合成表面修饰的亲油性纳米粒子，制备高能量密度吸热碳氢燃料纳米流体实现传热强化，构筑纳米催化剂新体系使燃料能够提供高的物理热沉和合适的化学热沉；通过添加纳米燃速催化剂，保障燃烧速率和燃烧效率。采用热化学结合谱学、量子力学等实验与理论方法，研究高能量密度吸热碳氢燃料制备及其吸热和燃烧双重功能有效实现等过程中的热力学和动力学规律，揭示关键组分、冷却功能和燃烧性能之间的理论关联和科学问题，为推进我国新型吸热碳氢燃料研究和应用提供重要的化学理论基础，为航空航天事业发展作贡献。

本项目围绕高能量密度吸热碳氢燃料的制备及其功能实现展开研究工作。吸热碳氢燃料是为高超声速飞行器同时提供推动力和热沉的先进高能液体推进剂，其研究具有前瞻性和战略意义。通过合成高密度高张力笼状环烃和制备高热稳定性燃料基液等，研究了高密度组分、燃料基液及添加剂包之间的相互作用与合理配伍，构筑了高能量密度吸热碳氢燃料新体系；通过合成表面修饰的亲油性纳米粒子，制备了高能量密度吸热碳氢燃料纳米流体，有利于传热强化；构筑了纳米催化剂新体系，使燃料能够提供高的物理热沉和合适的化学热沉；通过添加纳米催化剂，保障了裂解和燃烧效率。采用化学热力学结合谱学、量子力学等实验与理论方法，着重研究了高能量密度吸热碳氢燃料制备及其吸热和燃烧双重功能有效实现过程中的重要热力学和动力学规律，揭示了关键组分、冷却功能和燃烧性能之间的理论关联和一些科学问题。部分研究成果已经被国家科技工程某重大专项采纳，为推进我国新型吸热碳氢燃料研究、应用和航空航天事业发展作出了一定贡献。