[发明专利]一种Al/GO/AP复合含能微单元材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Al/GO/AP复合含能微单元材料，涉及复合含能材料技术领域，Al/GO/AP复合含能微单元材料为Al粉为核心的双壳层核壳型复合粉末，GO包覆在所述Al粉的表面形成Al/GO功能化粉体，AP包覆在所述Al/GO功能化粉体表面形成Al/GO/AP复合粉末；所述Al粉的质量分数为10％～50％，所述GO的质量分数为0％～10％，所述AP的质量分数为50％～90％。本发明还公开了该种Al/GO/AP复合含能微单元材料的制备方法，依次包括制备GO悬浮液、制备Al/GO功能化粉体、制备AP热饱和溶液、制备含有Al/GO/AP的悬浊液和Al/GO/AP复合含能微单元粉体材料的步骤。本发明通过组分复合的含能微结构设计，同时提高了Al/GO/AP复合含能材料的安全性和反应活性，制备方法简单，产品粒径可控、工艺流程绿色经济可循环，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及复合含能材料领域，尤其涉及一种Al/GO/AP复合含能微单元材料及其制备方法。

背景技术

固体推进剂能量水平的大幅度提升是导弹武器固体动力系统更新换代的一个重要标志。现阶段推进剂浆料通常采用机械搅拌的混料方式混合，金属燃料粒子填充在氧化剂颗粒间隙中，在微观、介观尺度上均匀性相对欠缺，这导致铝粉燃烧过程中容易发生“熔联”、“团聚”，部分粒径较大的铝凝团不能在发动机中完全燃烧，导致发动机的实测比冲与理论比冲存在较大的差距。另一方面，新一代高能固体推进剂配方中高能量密度材料的引入带来了工艺性能、安全性能的改变，给新型高能固体推进剂的型号应用带来了新的挑战，其中对推进剂配方感度指标的控制成为固体推进剂配方设计和改良过程中需要考量的重点方面。

通过组分复合的含能微结构设计理念，在使用氧化剂AP(Ammonium perchlorate，高氯酸铵)包覆提高Al粉燃烧效率实现固体推进剂能量性能大幅度提升的同时，引入降感材料氧化石墨烯作为一体化微单元结构的双功能中间层，可以在优化复合燃料推进剂感度指标的同时通过催化作用提高复合粉体推进剂的燃烧性能，能够同时满足新型固体推进剂高燃烧效率和高安全性能的重要需求。

目前通过组分复合构建含能微单元，优化Al粉在固体推进剂中的分布方式，提高Al粉自身的燃烧效率及复合粉体使用安全性的相关研究较少，尚未见到关于AP/GO/Al复合含能材料的报道。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种Al/GO/AP复合含能微单元材料，通过组分复合的含能微结构设计理念，引入降感材料GO(Graphene oxide,氧化石墨烯)作为一体化微单元结构的中间层，提高Al粉推进剂的燃烧性能，同时解决固体推进剂高效燃烧和高安全性的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何同时提高推进剂的燃烧效率和安全性。

为实现上述目的，本发明提供了一种Al/GO/AP复合含能微单元材料，所述Al/GO/AP复合含能微单元材料为Al粉为核心的双壳层核壳型复合粉末，GO包覆在所述Al粉的表面形成Al/GO功能化粉体，AP包覆在所述Al/GO功能化粉体表面形成Al/GO/AP复合粉末；所述Al粉的质量分数为10％～50％，所述GO的质量分数为0％～10％，所述AP的质量分数为50％～90％；所述Al粉粒径不一，所述Al/GO/AP复合含能微单元材料的粒径范围为20～120μm。

优选地，所述Al、GO和AP的质量分数分别为19％、1％和80％。

优选地，所述Al、GO和AP的质量分数分别为25％、5％和70％。

优选地，所述Al、GO和AP的质量分数分别为30％、10％和60％。

本发明还提供了一种Al/GO/AP复合含能微单元材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、先将GO加入到溶剂中，超声直至得到均匀的GO悬浮液；