摘要：以四甲氧基硅烷为前驱物，氟硼酸为催化剂，应用溶胶-凝胶法制备出了RDX/Al/SiO2纳米复合含能材料。采用了SEM、TEM、XRD及EDS能谱对其形貌及结构进行了表征。结果表明，RDX/Al/SiO2是以SiO2为凝胶骨架，Al与RDX进入到凝胶骨架中而形成的纳米复合含能材料。运用热分析仪（TG、DSC）对其热性能进行测试。结果表明，RDX/Al/SiO2纳米复合含能材料的熔化及分解峰温度较纯黑索今（RDX）均有一定程度的提前。利用卡斯特立式落锤仪及柯兹洛夫摩擦摆对其机械感度进行了研究。结果表明：RDX/Al/SiO2纳米复合含能材料的机械感度明显降低。

关键词  溶胶-凝胶法  纳米复合含能材料  热分解  机械感度

毕业设计说明书外文摘要

Title     Preparation of RDX based Nano-composite Energetic  Materials by Sol-Gel Method                          

Abstract：RDX / Al / SiO2 nanocomposite energetic materials were prepared by sol-gel method using tetramethoxysilane as precursor and fluoroboric acid as catalyst. The morphology and structure of the films were characterized by SEM, TEM, XRD and EDS spectra. The results show that RDX / Al / SiO2 is a nanocomposite energetic material with SiO2 as the gel skeleton and Al and RDX enter into the gel skeleton. The thermal properties were tested by thermal analysis (TG, DSC). The results show that the melting and decomposition peak temperature of RDX / Al / SiO2 nanocomposite materials is higher than that of pure RDX (RDX). The mechanical sensitivity was studied by using the Castler vertical hammer and the Kozlov frictional pendulum. The results show that the mechanical sensitivity of RDX / Al / SiO2 nanocomposite energetic materials is obviously reduced.

Keywords  Sol-Gel method  Nano-composite Energetic Materials  Thermal Decomposition  Mechanical Sensitivity

目   次

1  绪论 2

1.1  复合含能材料的特性 3

1.1.1  良好的力学性质 3

1.1.2  热学性能的改善 3

1.1.3  电学性能的改善 3

1.1.4  光学性能的改善 4

1.1.5  其他方面 4

1.2  复合含能材料的制备 4

1.2.1  物理复合法 4

1.2.2  化学复合法 4

2  实验部分 6

2.1  原料 6

2.2  实验仪器 6

2.3  实验条件 6

2.4  样品制备 6

2.4.1  SiO2干凝胶制备 6

2.4.2  制备不同填充比例的纳米复合含能材料 7

3  实验分析 8

3.1  扫描电镜（SEM）分析 8

3.2  透射电镜（TEM）分析 8

3.3  EDS能谱分析 9

3.4  X射线晶体衍射（XRD）分析 10

3.5  热性能分析 11

3.5.1  热失重分析 11

3.6感度测试 13

3.6.1  撞击感度测试 13

结论 16

致谢 17

参考文献 18

1  绪论

溶胶-凝胶法是目前使用较多的一种纳米材料复合方法。这种办法有以下几个有点：反应条件温和，简单易操作；化学稳定性高，产品均匀性高；可以通过这种办法来改变材料物理结构；产品纯度高，粒度适中，均匀排布[1,3]。利用溶胶-凝胶法，利用凝胶特有网格结构做结晶器，既可以提升复合材料的质量，还能提升产量，但是这种技术在当前还是比较不成熟的，难以实现[2]。通过凝胶的低温稳定特性，可以增强复合材料的稳定性，防止自我分解，因此本论文选用溶胶-凝胶法作为主要是的实验方法，利用N-N二甲基甲酞胺溶剂制备纳米结构DRX复合物。本次实验对于高品质含能材料的研究与制备具有理论意义和现实意义[4]。

纳米复合含能材料，是一个比较稳定的含能材料种类，其独有的优势是不可替代的，但由于其生产要求很高，所以制备难题很难满足。最早的复合材料从美国LLNL实验室制备出来，这也是最早使用溶胶-凝胶法进行纳米复合材料制备的经历。早期由于含能材料的不稳定性，及结构易破坏而导致很多事故的发生，然而新型的溶胶-凝胶法可以有效的避免这些问题，它能够生产稳定、均匀的含能材料，甚至还能够改变分子结构来精准控制材料属性[2]。另外这种方式还能够从纳米级别进行组分重组，为复合材料的发展创造了各种可能。资料和事实都证明了这种复合材料的制备方法比较难操作，因此，这种技术仅掌握在少数国有单位，例如美国的LLNL实验室、中科院等国有科研单位。当下这些单位掌握了SiO2、RF、GAP、铝热剂的制备技术。这些复合材料都兼具了纳米材料和含能材料的属性，既有高的表面积（能）也有高能量密度[5]。