含能材料是一類含有爆炸性基團的化合物或含有氧化劑和可燃劑的混合物,在一定的外界能量刺激下,能獨立進行氧化還原反應,并釋放出大量能量(通常伴有大量氣體和熱)。它是武器裝備發(fā)射和運載的動力能源,是戰(zhàn)斗部實現毀傷的威力能源,也是各種驅動控制、爆炸切割裝置的動力能源以及國家軍事實戰(zhàn)力量和威懾力量的物質基礎。按材料的組成可將含能材料分為單質含能材料和混合含能材料。單質含能材料經過百年的發(fā)展,由TNT(1863年)到CL-20(1987年),其爆炸能從4097KJ/kg(TNT)提高到7812KJ/kg(CL-20),僅提高了91%,但其安全性能(用撞擊感度爆炸百分數表示)從4%-8%(TNT)增加到100%(CL-20),并且CL-20的成本遠高于TNT,表明CHNO單質含能材料的能量、安全、成本是矛盾的,嚴重制約了含能材料的進一步發(fā)展。在目前的技術條件下,發(fā)揮含能材料化學潛能比提高含能材料化學潛能(即合成新的含能材料)的研究更為實用,為此,對現有單質含能材料進行組分復合成為發(fā)展含能材料的重要技術途徑,但是復合效果是影響復合含能材料性能的關鍵因素。隨著納米技術的發(fā)展,20世紀90年代,美國、俄羅斯等國家科學家在鋁熱劑的研究基礎上,發(fā)展了納米鋁熱劑,又稱為超級鋁熱劑,也稱納米復合含能材料或亞穩(wěn)態(tài)復合含能材料,由于其良好的復合效果,使其具有反應速率及燃燒速率高、安全性好、能量密度高(理論上能超過23KJ/cm3)等特點。故納米復合含能材料有重要的應用前景,已引起國內外的高度重視,是含能材料的研究熱點。
Nanothermites一書是WILEY公司2016年出版的納米鋁熱劑專著。該書的作者是法國國防部的Eric Lafontaine和法德研究中心的Marc Comet。兩位作者長期從事新型納米復合含能材料的制備與表征、火藥的點火與燃燒等領域的研究。本書的寫作特點是內容全面、新穎,系統性強,既有作者自己的工作又有同行的研究成果,既對已有研究成果進行了論述又對發(fā)展趨勢進行了展望,是一本優(yōu)秀的學術著作,非常值得翻譯和引進。既可為國內研究者和技術人員提供參考,也可以作為教材讓研究生和大學生了解納米復合含能材料的前沿,為其開展相關研究工作奠定堅實的基礎,同時還可以為管理者決策提供參考。目前,國內還沒有與本書內容和體系相似的書籍。
本書共5章。第1章介紹了納米鋁熱劑組分中金屬和金屬氧化物納米顆粒的制備方法,包括機械球磨法、超聲化學法、微膠囊合成法、溶劑熱合成法、氣相精細制備法等;第2章論述了納米鋁熱劑的制備方法,包括物理混合法、包覆法、溶膠一凝膠法、組裝法等;第3章對納米鋁熱劑結構與性能的關系進行了討論,重點介紹了煙火性能的表征;第4章對納米鋁熱劑的安全、中和處理和毒性風險等進行了分析;第5章主要是全文的結論和對未來發(fā)展趨勢的展望。
本書第1、2章由李國平翻譯,第3章由凌劍翻譯,第4、5章由羅運軍翻譯,全書由羅運軍、李國平校對。魏佳也參與了其中部分章節(jié)的翻譯工作。為了使本書內容與參考文獻更加對應,便于讀者閱讀,在翻譯過程中,我們將原文中的參考文獻按章進行了分類與排序,并根據內容補充了部分參考文獻。
值此書出版之際,譯者在此首先感謝國防工業(yè)出版社的編輯們,感謝他們對出版此書付出的辛勤努力;感謝張俊、姚啟發(fā)、金碧鑫、蘭元飛、溫曉木、董皓雪、吳書寶、王翠曉、張晨暉等同學在譯文和校對過程給予的幫助:感謝“裝備科技譯著出版基金”對本書的大力支持。
納米復合含能材料是一個前沿交叉領域,涉及學科多,新概念、新方法不斷涌現,有些概念和方法還沒有形成統一認識,且由于譯者水平有限,譯文中不妥之處在所難免,懇請讀者不吝指正。
緒論
參考文獻
第1章 納米粒子概述
1.1 固相法
1.1.1 機械球磨
1.2 液相法
1.2.1 超聲化學
1.2.2 微乳液合成法
1.2.3 溶劑熱合成方法
1.2.4 溶膠一凝膠合成法
1.3 氣相法
1.3.1 惰性氣體冷凝法
1.3.2 金屬絲爆炸法
1.3.3 等離子體的合成
1.3.4 激光燒蝕法
1.3.5 煙火合成法
參考文獻
第2章 納米鋁熱劑的制備方法
2.1 緒論
2.2 物理混合
2.2.1 在己烷中混合
2.2.2 在異丙醇中混合
2.2.3 在水中混合
2.2.4 在其他溶液中混合
2.2.5 干混法
2.2.6 用于物理混合“模塊”的氣溶膠合成法
2.3 包覆
2.3.1 燃料包覆氧化物
2.3.2 氧化物包覆燃料
2.3.3 金屬包覆燃料
2.4 溶膠一凝膠法
2.4.1 金屬顆粒周圍形成氧化物
2.4.2 先制備氧化物,然后與金屬混合
2.5 浸漬多孔固體
2.6 組裝
2.6.1 化學方法
2.6.2 生物學方法
2.6.3 電學方法
2.7 基底表面的結構化
2.8 結論和展望
參考文獻
第3章 納米鋁熱劑的實驗研究
3.1 引言
3.2 主要燃料的研究與性能
3.2.1 納米鋁
3.2.2 其他燃料
3.3 用于納米鋁熱劑的氧化劑
3.3.1 金屬或非金屬氧化物
3.3.2 氧化性鹽
3.4 納米鋁熱劑的表征方法
3.4.1 反應活性表征
3.4.2 形態(tài)表征
3.5 結論:納米鋁熱劑的性能及其優(yōu)化
參考文獻
……
第4章 納米鋁熱劑及其安全性
第5章 結論
參考文獻