国内现有的毫米波发烟机受限于传统的燃烧膨化及低速喷流方式,形成的干扰烟幕分散效率低,扩散距离短,沉降速度快,并且需要专门的燃烧装置,无法用其同时施放可见光、红外、毫米波干扰烟幕。可膨胀石墨在热气流中充分膨化以及保持石墨蠕虫不断裂是限制一机施放多频谱干扰烟幕的技术难点。本文研究了可膨胀石墨的静态膨化性能,结合气固两相流动及传热理论分析,设计搭建了可膨胀石墨热气流动态膨化可视化测试平台,开展了以气流流量、气流温度及观测点位置为可变参数的单因素实验研究,基于matlab图像分析方法得到了实验数据结果,结合理论计算和实验数据结果,分析了可膨胀石墨在热气流中的膨化过程,研究了改变气流温度、流量、换热行程等对颗粒膨化尺寸、速度及膨化率等膨化特性的影响规律。具体研究内容如下:（1）以样品A（CH₃COOH/HNO₃/KMnO₄硝酸插层体系）和样品B（H₂O₂/H₂SO₄/KMnO₄硫酸插层体系）两种可膨胀石墨为测试样品,开展了静态膨化特性研究。通过测量起始膨胀温度、不同加热温度下的膨胀容积、样品膨化前后的光谱特征和毫米波衰减性能,对比分析了两种样品膨胀性能的差别及产生原因,探讨了可膨胀石墨膨胀过程及影响因素。测量结果表明,样品A的起始膨胀温度在145℃左右,样品B的在220℃左右;在低于500℃进行膨化时,样品A的膨胀容积要大于样品B;样品A的插层物质在低于400℃加热温度下即可脱离片层结构,样品B的插层物质在500℃时才可以从片层结构扩散至外界;在低于700℃膨化时,样品A的膨胀石墨的毫米波衰减性能要优于样品B的膨胀石墨。分析结果表明初始热流量是影响可膨胀石墨膨胀体积的重要的因素,所以在设计实验管道时应保证颗粒在进入加热管道前保持常温状态。（2）选择了在低温加热条件下膨化性能及毫米波衰减性能更好的样品A为热气流动态实验材料。对样品A在不同加热温度下膨化的膨胀石墨进行了比表面积及静态毫米波衰减性能测试,发现其膨胀石墨的比表面积与静态加热温度及膨胀容积的变化趋势相同,拟合得到了比表面积与静态加热温度的关系式,提出了一种以比表面积表征可膨胀石墨膨化率的方法。（3）在测量样品颗粒特征参数的基础上,基于气固两相流原理,计算了颗粒在流场中作悬浮运动的最小输送速度。根据最小输送速度设计了加料装置及管道结构,对颗粒在流场中的运动及传热过程进行适当的简化及假设后进行了理论分析计算,根据计算结果确定了管道结构参数,并设计了与之配套的加热器、气源站、稳压罐、观测窗及测控仪器等,搭建了能够测量可膨胀石墨在不同气流条件下的膨化过程的实验平台。（4）以4种标况流量（40、60、80、100m³/h）、4种气流温度（常温、250、300、350℃）及在4个不同位置的观测窗为可变因素,开展了单因素实验。使用matlab软件对实验结果进行了视频图像数据分析,得到了颗粒的投影面积分布、位置分布及速度分布等实验数据,结合理论计算结果分析了实验数据。通过理论分析和实验结果,本文得出如下结论:（1）气流流量相同时,气流温度越高,膨胀倍数越高,在相同流量和加热距离下,气流温度从250℃升至300℃时,颗粒平均膨胀倍数均提高了10倍左右,气流温度从300℃升至350℃时,颗粒平均膨胀倍数均提高了5倍左右;气流温度相同时,气流速度越低,膨胀倍数越高,每降低20m³/h的流量时,颗粒平均膨胀倍数就会增加4倍左右。因此,能够使颗粒进行悬浮运动的最低气流速度即为膨化最佳气流速度。本文给出了最佳气流速度的计算方法,气流速度与膨胀倍率负相关,膨胀倍率越大,所需最低气流速度越慢。在实际设计中,可以根据颗粒膨化特性,通过调整管道直径,使气流速度始终为满足颗粒在热气流中做悬浮运动的最低气流速度。（2）颗粒膨胀倍数的曲线和理论计算的吸热量曲线基本一致,说明颗粒的膨胀与其短时间内的总吸热量成正比,与第2章分析得出的初始热流量是影响颗粒膨胀的重要因素的结论相吻合。在实际设计中,应防止可膨胀石墨预先吸收热量。（3）从比表面积测量结果可以看出,在加热时间短,且实验管道未进行任何强化传热结构设计的情况下,样品颗粒在热气流管道中的膨化率与相同温度马弗炉中的膨化率相近,如F40T350气流条件下,颗粒在未作强化传热设计的长度6m的管道内的总加热时间不到1s,通过热气流动态膨化的样品膨胀程度能够与放置在250℃马弗炉内充分膨化制得的膨胀石墨相当,表明热气流膨化分散可膨胀石墨是可行的。