多孔硅制备方法及其含能材料爆炸性能研究

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本文研究了多孔硅基片状及粉末状的制备方法及爆炸性能。采用高氯酸钠为氧化剂,制备了多孔硅/高氯酸钠复合含能材料。分析了其理化性质及各因素对多孔硅基含能材料的燃烧性能的影响,内容包括以下9个方面:(1)采用电阻率为0.020.03 cm-1的P型单晶硅片,以电化学阳极氧化法采用恒电流模式制备多孔硅基片,观察了电流密度、阳极氧化时间对孔隙率的影响。采用重量法计算出多孔硅层的孔隙率,发现制备的多孔硅层孔隙率可达到85%。(2)利用SEM、FT-IR等测试技术对多孔硅基片进行了结构及性能表征,发现多孔硅层表面孔隙分布均匀,表面存在大量的Si-Hx活性键。(3)采用正交实验的方法,筛选出HF:HNO3:H2O=3:1:15为制备多孔硅粉末的最佳腐蚀体系,经过单因素实验的完善,确定多孔硅(粉末)/高氯酸钠复合含能材料的最佳制备方案为腐蚀液配比为HF:HNO3:H2O=3:1:15,反应时间120min,搅拌速率180r/min,高氯酸钠:多孔硅粉末(质量比)=1:1。(4)以高氯酸钠为氧化剂,制备出多孔硅(基片)/高氯酸钠复合含能材料,对其进行电压感度测试,以Ni-Cr桥丝对样品起爆,电容大小为33μF时,多孔硅(基片)/高氯酸钠的发火电压为25V。(5)按照GJB772A-97标准对多孔硅(基片)/高氯酸钠进行摩擦感度测试,爆炸概率为84%。(6)比表面积测定显示,结合SEM测试结果发现,当反应时间为80min时,多孔硅粉的比表面积最大,但是起到抑制作用的孔径小于3nm的孔隙数量也多于120min所产出的多孔硅粉末样品,因此活性降低。(7)FT-IR测试发现新鲜制备多孔硅粉末表面存在大量的Si-Hx以及Si-O-Si。(8)利用堆积密度公式计算出多孔硅粉末的孔隙率,反应时间为40min、80min以及120min的样品孔隙率分别为52%、57.8%以及64.4%。(9)按照GJB772A-97对多孔硅(粉末)/高氯酸钠含能材料测试出三种样品撞击感度及摩擦感度的爆炸概率。
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