1、纳米含能材料的制备方法

随着纳米复合技术的发展，纳米含能材料的制备技术也在不断更新。下面介绍几种常用的纳米含能材料的制备方法：

（1）溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是将前驱体和复合物用合适的溶剂配成溶液加一定量的胶凝剂和催化剂然后发生聚合反应最后形成纳米级的胶体进一步交联老化形成湿凝胶[4]。凝胶形成后，通过超临界流体萃取交换溶剂，得到多孔、低密度的气凝胶，然后通过缓慢蒸发并通过一定的压力，获得高密度的干凝胶。从20世纪90年代美国人开始采用这种方法成功制备出了纳米含能材料[5]。

（2）高能机械球磨法：这是一种新的制备纳米材料的新方法，是通过球磨机的转动或振动，撞击研磨和搅拌使原料晶体粉碎由大晶粒变成小晶粒连续发生变形破碎 同时，在短时内经历固定、球形化等一系列过程，最终变为活性较高的纳米微粒[6-9]。因为晶体在不断地细化，所以表面能增加，不同的组分原子易于发生渗透和向周围扩散，所以可以制成金属间化合物和超饱和固溶体等纳米复合材料[10,11]。

（3）溶剂-非溶剂法：溶剂-非溶剂法是根据晶界学，利用溶质在不同种溶剂中溶解度的不一样，把溶质溶于一定量的溶剂中，然后将溶液加入另一种非溶剂中，由于溶解度大减小最后析出大量多晶体。以此方法的得到的含能材料，粒度较小，分布较窄，纯度高，而且有较好的包覆效果，不过此方法的缺点在于大多数含能材料很难达到纳米级别[12]。

（4）喷雾法：这种方法多用于工业生产中。喷雾法，把有机溶剂中的炸药组分与纳米固体粉末用粘结剂粘合在一起，获得了复合物。想要提高炸药的性能可以用这种方把将炸药组分与纳米金属粉末粘结在一起[13]。

（5）沉淀法：可以用这种方法将可溶性盐的溶液与不同化学成分的物质的混合液中加入一定量的沉淀剂发生水解反应，得到纳米粒子的沉淀物，再通过洗涤干燥等操作最终获得纳米粒子。用此方法可以得到纳米金属氧化物和金属有机酸配合物。沉淀法又可分为直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、液相分散沉淀法和金属醇盐水解法等[14]。

2、国内外主要的研究成果

含能材料的感度一般与能量密度成正比，也就是能量密度提高感度也增大，不过，把它的粒度降到纳米级之后，情况发生了变化，能量密度大幅提升，而机械感度大幅下降，因此，复合含能材料在炸药、推进剂、激光起爆等领域中得到了较好的应用。目前纳米含能材料越来越受到研究人员的关注，纳米含能材料的制备和应用研究已成为科学界和工程应用领域最感兴趣的课题之一。

美国最先进行了一系列多方面的研究，并且已经取得了大量的成果。最早的纳米药剂有RDX、CL-20等，后来在此几个药剂基础上做了改进得到了微米以及纳米级别的RDX和CL-20。后来有了诸多新型纳米复合含能材料，像纳米多孔硅，纳米铝热剂等。

美国、俄罗斯、日本、意大利等国进行了对纳米高能复合推进剂的深入研究，而且第一阶段取得了一定的成果。目前，纳米燃烧剂（Al、Mg）纳米催化剂（Fe2O3）是应用比较多的复合推进剂配方。

当前科研工作中以纳米铝作为燃烧剂来增强复合固体推进剂的使用性能和对碳纳米管进行了研究。通过对纳米铝粉(Alex)对推进剂燃烧和热性能影响的研究结果显示，1013～4053kPa时，如果把复合推进剂中的Al粉部分或全部被Alex替代，可以把推进剂燃速高 2～5倍[15]，在实际应用中，Alex含量占总铝量的20%～40%时，可以提高推进剂燃速2～3倍。

国内晋苗苗[16]等人通过溶胶-凝胶法，将Alex与硝化棉复合，制备出了NC/Al气凝胶。通过添加Alex，复合材料的单位放热量比NC高。并通过研究发现当Al:NC=5:10时，复合材料放热量最高，可达到2408.07J/g。这对于高能推进剂的进一步研究是个不错的借鉴。张伟[17]等人通过溶胶-凝胶法制备了RDX/Fe2O3-Al2O3的三元纳米复合含能材料，然后通过超临界干燥技术进行干燥，发现气凝胶网孔结构完好，其粒度在50nm左右，RDX的含量可达到90%，并且感度有所降低。Tillotson[18]等人采用溶胶-凝胶法，制成了Alex和Fe3O2的纳米复合材料，发现Fe3O2的粒径为 3-10nm，Al粉的粒径为25nm，制备出燃速较快，热感度较高，而撞击、摩擦、火花感度都较不敏感的铝热剂。Martin[19,20]等人通过冷冻干燥技术复合了NH4ClO4/Al的纳米复合材料，先是将一定量添加到Alex加到NH4ClO4溶液中，混合均匀以后再将混合物倒入液氮中，迅速干燥获得NH4ClO4 /Al纳米复合物。此复合物能量密度较高，反应速度较快，适合用到固体火箭推进剂。Bryce[21]通过溶胶-凝胶法，用一层NC去包覆CL-20，该复合物中CL-20的含量在90%左右。CL-20的纳米化，可以降低它的感度，增强它的性能。用NC作含能骨架，同样可以提高CL-20/NC纳米复合物的能量密度。