【摘 要】
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多孔硅因其大的比表面积及高化学活性等优点,被用于构建高含能密度的新型复合含能材料,但多孔硅在制备方法及其复合含能材料爆炸性能的研究方面还有所欠缺。论文以单面抛光,
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多孔硅因其大的比表面积及高化学活性等优点,被用于构建高含能密度的新型复合含能材料,但多孔硅在制备方法及其复合含能材料爆炸性能的研究方面还有所欠缺。论文以单面抛光,背面镀金,晶面方向<100>,电阻率2~4Ω·cm,厚度325±25μm的n型单晶硅为原材料,采用单槽恒流电化学阳极氧化法制备多孔硅,开发新的电解液体系替代传统体系,构建多孔硅/镧系硝酸盐复合含能材料,并比较其爆炸性能。主要研究内容如下:(1)采用失重法及爆炸光谱比较了四种溶剂制备出的多孔硅及其复合含能材料的性能,发现DMAC体系制备的多孔硅的孔隙率最高可达45%,最大膜厚可达285μm,且在相同的制备条件下,该体系制备的含能材料爆炸性能最强。通过单因素实验研究了多孔硅的表面形貌、膜厚、孔隙率及其含能材料的爆炸性能随阳极氧化条件的变化趋势。(2)通过正交实验比较六种多孔硅/镧系硝酸盐复合含能材料爆炸性能的强弱,并确定最优制备条件。实验结果表明:多孔硅/硝酸镧复合材料的爆炸性能最弱,多孔硅/硝酸钐复合材料的爆炸性能最强;六种含能材料爆炸性能最强时,多孔硅的最优制备条件为:电流密度50 mA/cm~2,氧化时间35 min,电解液配比V(HF):V(DMAC)=4:1、5:1。(3)考察了六种复合含能材料爆炸性能最强时多孔硅的理化性质,主要结果如下:当V(HF):V(DMAC)=4:1时,多孔硅的平均膜厚及孔隙率分别为153.4μm、37.70%,V(HF):V(DMAC)=5:1时,多孔硅的平均膜厚及孔隙率分别为157.5μm、35.03%;各复合材料氧化剂的负载摩尔比分别为0.0142、0.0160、0.0165、0.0175、0.0192、0.0169。(4)分析了六种复合含能材料在最优制备条件下的爆炸性能,实验结果与正交实验结论一致。其中,多孔硅/硝酸钐复合材料的爆炸色温为2506 K,其爆炸过程剧烈且迅速,放热量高达983.44 J/g。
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