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硼粉和铝粉作为典型的高能燃料,因其高质量热值和体积热值被广泛应用于火炸药、烟火药、固体推进剂等含能材料领域。然而,作为推进剂燃料使用的无定形微米级硼粉颗粒细小,易与环境中的氧气和水蒸气反应,在其表面生成B2O3和H3BO3等酸性杂质,该类酸性杂质与端羟基聚丁二烯（HTPB）分子中羟基结合形成具有高本征粘度的端羟基聚丁二烯硼酸酯,导致含硼富燃料推进剂粘度大幅上升,致使其浇铸工艺性能恶化;硼粉的熔点（2573 K）和沸点（4139 K）高,其表面氧化形成的B2O3熔点（718 K）低,沸点（2133 K）高,难以挥发,导致硼颗粒点火和进一步氧化难。本文针对燃料硼粉的上述问题,探索了一种能兼顾工艺性能和能量释放特性的硼粉改性方法。由于纳米铝粉（n-Al）的小尺寸效应使其表面活性点增多,化学反应活性高,导致其对环境极敏感,易与空气中的氧气、水蒸气和二氧化碳发生反应,致使其稳定性降低甚至失活,导致推进剂的燃速和能量降低;n-Al颗粒小、比表面积大,不易分散,导致推进剂药浆工艺性能差,上述问题限制了 n-Al颗粒的大范围应用。将超细氧化剂与n-Al颗粒复合,获得高反应特性的超级铝热剂,该法可减弱或消除n-Al颗粒因自身作用力引起的团聚,提高n-Al的分散性;超细氧化剂具有较强催化作用,利用两者的功能性协同效应,充分发挥n-Al作为推进剂高能燃料作用,提高推进剂燃速和能量性能,降低压力指数。本文先采用微胶囊化法和粘结剂浸润保护法分别对n-Al活性进行保护,获得了活性保护的n-Al颗粒,后采用组装、低压复合和电喷射法等新型工艺将其与新型的超细氧化剂颗粒均匀结合,制备出具有高燃烧热值的超级铝热剂。针对微米硼粉表面的酸性杂质,本文采用对酸性杂质有溶解作用的溶剂,如乙醇、水/乙酸乙酯等混合溶剂对硼粉进行表面处理,有效去除了硼粉表面的杂质。研究发现,长期贮存使硼粉表面酸性杂质增多导致其水悬浮液的pH值降至4.1,溶剂处理后的硼粉水悬浮液pH值升至7;X-射线衍射峰中未检测到酸性杂质B2O3的特征峰;比表面积由10.3 m2·g-1増大至16.2 m2·g-1;热重分析时温度到1273 K的氧化率提高了12.0%-18.5%,有利于改善硼粉的点火和燃烧性能。以含能材料硝化纤维素（NC）为粘合剂,借鉴球形发射药制备工艺,采用液相成球法成功制备了 50 μm-500 μm粒径可控的球形硝化纤维素团聚硼颗粒。团聚过程中,水/乙酸乙酯混合溶剂前期用作硼粉的表面杂质清除,后期用作硝化纤维素的溶塑成型,硼粉在液相中被硝化纤维素团聚,具有工艺简单,安全性好的特点。研究表明,所制备的硝化纤维素团聚硼颗粒堆积密度达1.05 g·cm-3,高于目前文献报道的HTPB团聚硼颗粒的堆积密度(0.9 g·cm-3);硝化纤维素团聚硼颗粒表面光滑,水悬浮液pH值达7.1。由于引入了硝化纤维素,硼颗粒的热重分析时温度到1268 K的氧化百分数提高了 27%-28%,改善了硼颗粒的热氧化性能,有利于改善含硼推进剂的点火性能。该方法兼顾了含硼富燃料推进剂工艺性能和硼粉的点火、燃烧性能。n-Al/MoO3超级铝热剂的理论体积热值和质量热值分别为17900 J·cm-3和4700 J·g-1,具有优良的不敏感特征。为制备有效铝含量高、反应活性高的n-Al/MoO3超级铝热剂,本文首先采用微胶囊法对n-Al进行阻隔型包覆,获得活性保护的n-Al,然后将水热法制备的MoO3纳米带作为氧化剂,以超声复合和组装复合法制备了高能n-Al/MoO3超级铝热剂。以聚乙烯吡咯烷酮K-30（PVP）为粘结剂的组装复合法提高了n-Al/MoO3超级铝热剂的DSC测试时温度673 K-1185.7 K的放热量,高达2626.9 J·g-1,其热氧化性能相比于文献中报道的微纳米MoO3(2027.5 J·g-1)和Fe2O3(1448.0 J·-1)基铝热剂的热氧化性能佳。这是由于PVP分子中的孤对电子和羰基氧原子的高电负性使得n-Al均匀分布在n-MoO3周围,增大了氧化剂与燃料接触面积,提高了凝聚相反应效率和速率,有效地阻止了 n-Al颗粒的固相凝聚。落锤实验表明,所制备的n-Al/MoO3超级铝热剂对撞击极不敏感,特性落高大于100 cm。和多数文献报道的溶胶-凝胶法制备n-Al/Fe2O3超级铝热剂不同,本文以花粉为模板首先制备了一种孔径为500 nm-900 nm的多孔Fe2O3母体,然后以负压多次填充工艺,制备了一种新型结构的n-Al/Fe2O3超级铝热剂,避免了溶胶凝胶法和抑制反应球磨法等制备过程中n-Al的氧化问题。制备的n-Al/Fe2O3超级铝热剂在DSC测试温度从773 K到1273 K内的放热量比文献中的微纳米Fe2O3和MoO3基铝热剂的放热量高,达3742.3 J·g-1,这是由于负压作用将n-Al颗粒均匀组装入多孔Fe2O3颗粒的孔道中,提高了 n-Al颗粒分散性,增大了燃料与氧化剂间接触面积,提高了凝聚相反应效率和速率,抑制了 n-Al的固相凝聚作用;制备的n-Al/Fe2O3超级铝热剂撞击感度低,其特性落高大于100 cm,且其与推进剂常用单质高能炸药黑索金（RDX）和奥克托金（HMX）相容性好。该制备方法及制备的n-Al/Fe2O3超级铝热剂结构形态均未见报道。n-Al/Bi（IO3）3的铝热反应能释放具有强烈杀菌作用的单质碘,是杀菌及防化武器的理想材料。本文用湿法化学制备了纳米金属碘酸铋,并与纳米铝粉复合制备了金属碘酸铋基超级铝热剂,采用电喷射法制备了固含量高达70%,机械性能好的n-Al/Bi（IO3）3/PVDF含能复合膜材料,通过T-jump/TOFMS法研究了其燃烧性能及瞬时燃烧产物。研究表明,n-Al/Bi（IO3）3超级铝热剂燃烧时间为145μs,其燃烧受铝粉限制而非氧化剂分解限制;T-jump/TOFMS测试n-Al/Bi（IO3）3的真空点火温度约为650℃;随着n-Al/Bi（IO3）3量的增加,n-Al/Bi（IO3）3/PVDF膜的燃速降低（空气和氩气）,该膜在真空、氩气和空气条件下点火温度分别为850 ℃、530 ℃和520 ℃。