[发明专利]一种基于嵌段流的纳米铝热剂制备方法

说明书

本发明属于含能材料域，特别是一种基于嵌段流的纳米铝热剂制备方法。所述方法基于嵌段流微混合平台，将一种分散相和连续相在一个T型连接器中混合，生成形状均一的液滴，液滴和另一种分散相在另一个T型连接器中混合反应，生成铝热剂滴剂。Al/M_xO_y铝热剂的分散相悬浮液通过注射泵、液滴形成T型连接器、混合T型连接器以及连接组件达到Al/M_xO_y铝热剂的分散性悬浮液在微尺度下进行混合的目的，有利于形成混合均匀、样品均一性好的纳米铝热剂颗粒。

技术领域

本发明属于含能材料领域，特别是一种基于嵌段流的纳米铝热剂制备方法。

背景技术

纳米铝热剂是通过铝粉和金属氧化物在纳米尺度上复合得到，本身具有能量密度高、感度低和配方灵活等优点。相比传统的铝热剂，纳米铝热剂的反应不受氧化剂和还原剂质量传递过程的制约。因此，纳米铝热剂的反应速率较传统铝热剂最快可提高1000倍以上。

目前制备纳米铝热剂的方法主要有固相反应法、反应抑制球磨法、溶胶－凝胶法和自组装法等等。然而，固相反应法制备的铝热剂易团聚；反应抑制球磨法易造成无机粒子晶型破坏；溶胶－凝胶法中有机溶剂有毒性，合成周期长；自组装法生产成本高。随着火工系统的微型化发展，常规的装压药方法已不再适用，必须寻求能满足微尺度的火工药剂装填方式。

嵌段流技术是通过利用互不相溶的两相微流体，其中以液滴形式存在的相称作分散相，运载液滴的连续流动相称作连续相，将分散相微流体以微小的体积单元(10^-15～10^-9L)的液滴形式分散到另一种连续流动的连续相微流体中，液滴被互不相溶的流体运载到微尺度通道中，连续相和分散相共存于微尺度通道内。这种基于微流体的液滴操控技术，可以在互不相溶的两相中产生形态稳定、体积微小、比表面积大的连续液滴。液滴内部物质扩散距离极短，混合迅速，可快速实现有效的物质交换，因而液滴内部的流动滞留时间、浓度梯度和温度梯度分布均匀，具有更高的传质、传热效率，液滴具有更高的混合效率。每个液滴都被不相容的油相包裹，液滴与通道壁不直接接触，相邻液滴也被油相分隔，所有的液滴都随油相一起运动，避免了相邻液滴间的物质交换，隔绝了样品间的交叉污染，并且使得产生固体颗粒的反应能不易堵塞微通道，适合作为微尺度的火工药剂的装填方式。此外，嵌段流技术易于与光学显微镜联用，实现混合制备材料过程中的在线监测。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于嵌段流的纳米铝热剂制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于嵌段流的纳米铝热剂制备方法，所述方法基于嵌段流微混合平台，所述嵌段流微混合平台包括两个T型连接器，将一种分散相和连续相在一个T型连接器中混合，生成形状均一的液滴，液滴和另一种分散相在另一个T型连接器中混合反应，生成铝热剂滴剂。

进一步的，所述方法采用的装置包括控制系统，显微观测系统，分散相注射泵Ⅰ，连续相注射泵，分散相注射泵Ⅱ，分散相注射器Ⅰ，连续相注射器，分散相注射器Ⅱ，T型连接器Ⅰ，硅胶软管，T型连接器Ⅱ和收集装置；

所述方法具体包括如下步骤：

步骤(1)：配制悬浮液；

步骤(2)：组装设备：将连续相置于连续相注射器中，将两种分散相分别置于分散相注射器Ⅰ和分散相注射器Ⅱ中；

步骤(3)：启动连续相注射泵，待连续相流动稳定后，启动分散相注射泵Ⅰ和分散相注射泵Ⅱ；

步骤(4)：将显微观测系统移至纳米铝热剂刚刚开始形成的位置，拍摄此位置的晶体图像，并保存；

步骤(5)：将显微镜观测系统沿着盘状管道的径向移动至相邻的微管道位置，对径向的所有微管道液滴内纳米铝热剂进行拍照并保存；