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溶胶用于喷墨打印快速成形技术纳米铝热剂含能油墨

收藏本文 2024-02-01 点赞:20241 浏览:86211 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:制备出Al/CuO纳米铝热剂,采取XRD、SEM、 TEM及DSC等手段对其表面形貌和反应性进行了浅析,并用半导体桥进行了点火实验,筛选出最优化药剂配方,在此基础上配制出运用于喷墨打印装置的含能材料油墨。探讨了含能油墨的喷墨打印成形工艺,并初步探讨了打印成形膜的热性能、燃烧性能及电爆性能,为火工品的微型化和智能化探讨奠定基础。主要工作和所得结论如下:(1)采取超声共混法和溶胶-凝胶法制备出纯相的Al/CuO纳米铝热剂,借助SEM、 TEM策略分别对其进行表征,结果表明:超声共混法是两组分简单的混合在一起,利用Scherrer公式计算得到A1与CuO的粒径分别为45.8nm和29.03nm;溶胶-凝胶法制备的Al/CuO是以微米级的类似核壳结构的团聚球有着,团聚球的尺寸在25μm左右,利用Scherrer公式计算得到球体内部A1和CuO的粒径为46.84nm和30.47nm。(2)对纳米Al/CuO的表面进行修饰,采取三因素二水平正交试验法探讨了分散剂种类、煅烧温度、表面修饰剂对纳米Al/CuO表面形貌的影响。实验结果表明,分散剂的影响最显著。(3)采取不同策略制备了不同化学配比的Al/CuO纳米铝热剂,通过DSC浅析探讨其热反应性能。结果表明:Al粉的量较少时,溶胶-凝胶法制备的纳米Al/CuO的核壳结构限制了能量的传递,反应放热量较小。当Al与CuO的摩尔比为4:3时,溶胶-凝胶法制备的Al/CuO纳米铝热剂放热量比超声共混法的大。经半导体桥点火实验发现,其铝热反应更彻底。(4)制备了含能油墨,采取喷墨打印装置,在基底上喷墨打印出成形膜,对其进行DSC浅析,计算出其活化能约为186.92kJ/mol。(5)将含能油墨打印在复合金属桥上,构建平面结构的火工芯片,并进行点火实验。结果表明,含能油墨在金属桥膜的热作用下可以被点燃,但是不能持续燃烧。在有约束和无约束的情况下,对喷墨成形在半导体桥上的含能油墨进行点火实验,结果表明:有约束条件下,含能材料油墨可以被点燃;无约束情况下,不能够被点燃。关键词:超声共混法论文溶胶-凝胶法论文含能材料论文Al/CuO纳米铝热剂论文喷墨打印论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    1 绪论10-16

    1.1 探讨背景10-11

    1.2 纳米含能材料的概述11-13

    1.2.1 纳米复合含能材料11-12

    1.2.2 纳米铝热剂12-13

    1.3 快速成形技术概述13-14

    1.3.1 快速成形的进展13

    1.3.2 喷墨打印技术的进展13-14

    1.4 本论文主要探讨内容14-16

    2 纳米含能材料的制备与表征16-28

    2.1 药品与仪器16

    2.2 1,2-环氧丙烷的作用16-17

    2.3 纳米Al/CuO超声共混法的制备与表征17-23

    2.3.1 实验制备18

    2.3.2 纳米Al、前驱体、纳米CuO及纳米Al/CuO的XRD浅析18-20

    2.3.3 纳米CuO的SEM表征和EDS浅析20-22

    2.3.4 纳米Al与纳米CuO的TEM表征22

    2.3.5 纳米Al/CuO的SEM表征22-23

    2.4 纳米Al/CuO溶胶-凝胶法的制备和表征23-26

    2.4.1 实验制备23

    2.4.2 前驱体和产物的确定23-25

    2.4.3 前驱体的SEM表征25-26

    2.4.4 纳米Al/CuO的SEM表征26

    2.5 小结26-28

    3. 含能材料表面修饰的初步探讨28-33

    3.1 纳米材料的团聚及表面修饰28-29

    3.1.1 纳米材料的团聚28

    3.1.2 纳米材料的表面修饰28-29

    3.2 纳米Al/CuO的表面修饰29-32

    3.2.1 实验29-30

    3.2.2 实验结果浅析30-31

    3.2.3 DSC浅析测试31-32

    3.3 小结32-33

    4 纳米含能材料的热反应性能33-46

    4.1 实验33

    4.2 铝热反应特性浅析33-41

    4.2.1 纳米CuO和Al的热反应性能和产物的XRD浅析34-35

    4.2.2 Al与CuO摩尔比为1:3时Al/CuO热反应性能35-37

    4.2.3 Al与CuO摩尔比为2:3时Al/CuO热反应性能37-38

    4.2.4 Al与CuO摩尔比为4:3时Al/CuO热反应性能38-40

    4.2.5 Al与CuO摩尔比为8:3时Al/CuO热反应性能40-41

    4.3 超声共混法和溶胶-凝胶法制备纳米铝热剂的热性能比较41-42

    4.4 Al/CuO的半导体桥点火实验的初步探讨42-44

    4.4.1 实验原理图及装置42-43

    4.4.2 实验现象及结果浅析43-44

    4.5 小结44-46

    5. 基于喷墨打印的含能芯片的初步探讨46-55

    5.1 喷墨打印系统46-47

    5.1.1 软件系统46-47

    5.1.2 硬件系统47

    5.2 含能材料的喷墨打印实验47-48

    5.3 含能芯片的性能探讨48-54

    5.3.1 成形膜的热反应性能探讨48-51

    5.3.2 成形膜燃烧性能的初步探讨51-52

    5.3.3 含能材料油墨的电爆性能探讨52-54

    5.4 本章小结54-55

    6 结论55-57

    致谢57-58

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