全書共8章：第1章為緒論；第2章和第3章為納米鋁粉的理化性能和制備方法，包括納米鋁粉的熔化機理和氧化特性、電爆炸法制備納米鋁粉的理論研究與特性控制；第4章從宏觀實驗角度上探究納米鋁粉的點火燃燒特性，包括點火破碎模型和點火擴散模型；第5章為納米鋁粉表面包覆技術(shù)，包括有機高分子包覆、金屬及碳材料包覆、有機小分子包覆；第6-8章從分子動力學(xué)角度對納米鋁粉的各項性能進行了研究，包括反應(yīng)分子動力學(xué)的簡介、納米鋁粉的熔點、點火過程和燃燒過程、有機小分子包覆物對納米鋁粉表面性能、抗氧化性能和燃燒特性的影響、納米鋁粉點火燃燒團聚機理的研究。
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1. 軍委裝備發(fā)展部武器探索成果轉(zhuǎn)化項目，KY10200160026，某金屬基推進劑技術(shù)研究，2016/5—2018/6；（本書依托項目）
2. 軍科委前沿創(chuàng)新項目，KY10200170043，某金屬燃料動力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，2017/7—2017/12；（本書依托項目）
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 金屬含能材料的發(fā)展 1
1.2 金屬粉的電爆炸制備技術(shù) 4
1.3 點火燃燒理論模型 6
1.3.1 點火溫度的尺寸效應(yīng) 6
1.3.2 鋁顆粒的理論點火模型 7
1.3.3 氧化層完整度和反應(yīng)區(qū)前端位置 12
1.3.4 點火模型 18
1.4 基于ReaxFF力場的分子動力模擬 19
參考文獻 21
第2章 納米鋁粉的物理和化學(xué)特性 25
2.1 概述 25
2.2 鋁的基本性質(zhì) 29
2.2.1 金屬鋁的性質(zhì)及應(yīng)用 29
2.2.2 納米鋁顆粒的性質(zhì)及應(yīng)用 30
2.3 鋁粉表征方法 32
2.3.1 形貌表征 32
2.3.2 元素分析 34
2.4 納米鋁粉的氧化 34
2.4.1 納米鋁粉的氧化特性 34
2.4.2 納米鋁粉的氧化機理 35
2.5 納米鋁粉的熔化 36
2.5.1 納米粒子的熔化現(xiàn)象 36
2.5.2 納米鋁粉的熔化機理 36
2.6 納米鋁粉水化制氫 41
2.6.1 鋁粉水化反應(yīng)機理 41
2.6.2 包覆后的制氫納米鋁粉 43
參考文獻 44
第3章 電爆炸法制備納米鋁粉 47
3.1 金屬絲電爆炸現(xiàn)象 47
3.2 電爆炸法研究方法 49
3.2.1 實驗研究 50
3.2.2 理論計算模型 51
3.3 電爆炸法設(shè)備設(shè)計 56
3.3.1 電爆炸設(shè)備和納米金屬粉的制備過程 56
3.3.2 氣體放電式電爆炸裝置 58
3.3.3 電爆炸納米粉的連續(xù)生產(chǎn)裝置 58
3.4 納米產(chǎn)品的特征和控制技術(shù) 61
3.4.1 電爆炸納米粉體的純度與活性 61
3.4.2 納米金屬粉的改性 61
3.4.3 金屬粉末的粒徑和形態(tài)的控制 62
參考文獻 63
第4章 納米鋁顆粒的點火燃燒特性 67
4.1 概述 67
4.2 納米鋁顆粒的熔點研究 69
4.3 納米鋁顆粒的熱反應(yīng)特性 70
4.3.1 納米鋁顆粒的點火過程概述 70
4.3.2 納米鋁顆粒與微米鋁顆粒的熱反應(yīng)過程 71
4.3.3 納米鋁顆粒的能量調(diào)節(jié)系數(shù) 73
4.4 點火碎裂模型概述 76
4.5 點火擴散模型概述 78
4.5.1 通過氣相混合物的質(zhì)量擴散 79
4.5.2 穿過氧化層的質(zhì)量擴散 80
參考文獻 81
第5章 納米鋁顆粒的表面包覆技術(shù) 85
5.1 概述 85
5.2 高分子有機物包覆材料 87
5.2.1 有機高分子包覆方法 87
5.2.2 幾種常見的高分子包覆材料 88
5.3 金屬及其鹽溶液包覆材料 92
5.3.1 金屬包覆 92
5.3.2 金屬氧化物及其化合物包覆 93
5.4 有機物包覆材料 95
5.4.1 碳包覆 95
5.4.2 其他有機物包覆 96
參考文獻 98
第6章 反應(yīng)分子動力學(xué)模擬研究 101
6.1 ReaxFF反應(yīng)力場概述 101
6.2 分子動力學(xué)模擬熔化過程 103
6.2.1 納米鋁顆粒熔化過程研究 103
6.2.2 熔點研究的分子動力模擬設(shè)置 104
6.3 分子動力學(xué)模擬燃燒過程 116
6.3.1 納米鋁顆粒燃燒過程研究 117
6.3.2 燃燒系統(tǒng)的初始模型建立及模擬設(shè)置 118
6.3.3 納米鋁顆粒點火過程的分子動力模擬研究 120
6.3.4 納米鋁顆粒點火過程中的應(yīng)力分析 125
6.3.5 納米鋁顆粒燃燒模擬結(jié)果 128
參考文獻 134
第7章 有機小分子包覆納米鋁顆粒 138
7.1 醇醚小分子包覆納米鋁顆粒 138
7.1.1 異丙醇包覆 138
7.1.2 乙醇和乙醚包覆 140
7.2 其他小分子包覆納米鋁顆粒 144
7.2.1 有機酸 144
7.2.2 鹵代烷 147
7.2.3 甲苯和全氟萘烷 150
7.3 改性納米鋁顆粒的燃燒性能 152
7.3.1 乙醚在氧氣中的燃燒反應(yīng)機理 153
7.3.2 乙醇乙醚小分子包覆納米鋁顆粒 156
7.3.3 包覆后納米鋁顆粒的燃燒性能 160
7.4 包覆層常溫下抗氧化性研究 168
參考文獻 176
第8章 納米鋁顆粒燃燒的次要過程研究 178
8.1 納米鋁顆粒中自感應(yīng)電場對點火燃燒的促進作用 178
8.1.1 不同加熱速率下氧化殼層中的擴散運動 178
8.1.2 自感應(yīng)電場對氧化殼層內(nèi)擴散運動的影響 183
8.2 控制納米顆粒聚合的關(guān)鍵因素 187
8.2.1 納米顆粒燒結(jié)過程的理論研究 187
8.2.2 納米顆粒燒結(jié)過程的分子動力學(xué)模擬設(shè)置 189
8.2.3 不同粒徑納米顆粒燒結(jié)過程研究 191
8.3 點火條件下納米鋁顆粒燒結(jié)過程研究 196
8.3.1 納米鋁顆粒燒結(jié)分子動力學(xué)模擬設(shè)置 198
8.3.2 不同粒徑納米鋁顆粒燒結(jié)過程研究 201
8.3.3 有機物小分子包覆后納米鋁顆粒燒結(jié)過程研究 206
參考文獻 211
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