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第1章 基于堆积数据的纳米金属颗粒的热动力学数据估计1

1.1 引言1

1.2 热动力学背景2

1.3 纳米粒子与尺寸有关的数据4

1.4 试验和计算的熔化温度比较7

1.5 熔融熵的比较14

1.6 结果与讨论14

1.7 结论16

1.A 附录：熔融自由焓Gm-nano的零点和极值17

参考文献18

第2章 单个金属基纳米颗粒的数值模拟21

2.1 引言21

2.2 分子动力学模拟22

2.2.1 原子运动22

2.2.2 温度和势能23

2.2.3 整合24

2.2.4 能量最小化25

2.2.5 力场（FF）25

2.2.6 势能截断以及相邻列表26

2.2.7 模拟程序和平台27

2.3 尺寸依赖特性27

2.3.1 简介27

2.3.2 模拟设置28

2.3.3 尺寸依赖的熔融现象29

2.4 两种纳米颗粒的烧结研究32

2.4.1 引言32

2.4.2 模拟设置33

2.4.3 烧结过程表征33

2.5 纳米颗粒在氧气气氛中的氧化37

2.5.1 引言37

2.5.2 模拟设置39

2.5.3 氧化过程的表征39

2.6 核壳结构粒子的加热和降温44

2.6.1 模拟方法45

2.6.2 加热模拟46

2.7 本章总结50

参考文献51

第3章 电爆炸法制备纳米金属55

3.1 引言55

3.2 电爆炸技术制备纳米金属55

3.2.1 电爆炸法的物理过程56

3.2.2 EEW产物的非平衡相——纳米金属57

3.2.3 通过EEW方法制备nMe的设备设计58

3.2.4 电爆炸技术（EEW）的相对特性60

3.2.5 电爆炸法制备纳米金属粉的方法校准60

3.3 结论61

致谢61

参考文献62

第4章 纳米金属粉的制备65

4.1 引言65

4.2 纳米粉的电爆炸法制备66

4.2.1 金属丝的电爆炸现象66

4.2.2 纳米粉体制备设备68

4.3 再冷凝纳米颗粒-制备方法：等离子技术69

4.3.1 NP等离子化学制备基本原理73

4.3.2 涡流稳定的等离子反应器73

4.3.3 原料计量装置75

4.3.4 分散材料捕获装置（旋风收集器和过滤器）75

4.3.5 NP包覆单元76

4.4 nAl的特性77

4.5 纳米粉的化学钝化79

4.6 纳米铝粉的微胶囊化80

4.7 基于等离子技术的nAl生产工艺83

4.7.1 nAl的生产83

4.7.2 生产的铝、硼、硼化铝和硅纳米粉末的特性84

参考文献85

第5章 纳米金属粉团聚的表征88

5.1 引言88

5.2 纳米颗粒团聚结构的描述89

5.3 表征团聚结构的试验技术92

5.3.1 TEM和3D TEM X线断层摄影术92

5.3.2 分散技术94

5.3.3 团聚数量和尺寸的测定96

5.4 机械稳定性98

5.5 热安定性101

5.6 限速步骤：气相转移对反应速率103

5.7 结论104

致谢104

参考文献105

第6章 纳米金属粉的钝化108

6.1 概述108

6.2 理论和试验背景110

6.2.1 纳米铝粉在（氩气＋空气）气氛中的钝化过程中的化学和物理处理110

6.2.2 纳米铝粉的慢速空气氧化的化学机理114

6.3 颗粒钝化特征116

6.3.1 通过气固相反应钝化后纳米铝粉的特征（1-6号样品，表6.7）120

6.3.2 通过气固相反应钝化后纳米铝粉的特征（7～11号样品，表6.7）121

6.4 结论122

致谢122

参考文献122

第7章 纳米金属粉的安全特性研究124

7.1 概述124

7.2 纳米金属粉在空气中的氧化现象125

7.3 纳米粉体火灾危险性测定126

7.4 静电释放感度128

7.5 根据危险等级对纳米粉分类129

7.6 包装要求130

参考文献130

第8章 纳米铝粉与水和水蒸气的反应132

8.1 引言132

8.2 铝粉与液体水和气态水反应的试验技术研究134

8.2.1 铝粉和蒸馏水的氧化反应135

8.3 铝粉在水蒸气流中的氧化反应141

8.4 碳化铝对纳米粉体的包覆钝化141

8.5 通过线性加热铝粉／水悬浮液研究147

8.6 铝粉在液态水中氧化的超声和化学活性148

8.7 结论155

致谢156

参考文献156

第9章 用于基于硼烷和硼氢化钠的储氢系统的纳米钴催化剂158

9.1 引言158

9.1.1 试验部分158

9.1.2 纳米硼化钴催化剂在硼氢化钠和硼烷反应介质中的活性研究160

9.2 通过物化方法研究纳米硼化钴163

9.2.1 无定形硼化钴在硼氢化钠和硼烷介质中的结晶研究166

9.2.2 反应介质对硼化钴催化剂相的影响171

9.3 结论179

致谢179

参考文献180

第10章 机械混合法制备活性纳米金属材料183

10.1 引言183

10.2 机械混合设备184

10.3 工艺参数185

10.4 材料表征187

10.5 点火和燃烧试验188

10.6 原材料190

10.7 机械合金和金属-金属复合粉190

10.7.1 制备和表征190

10.7.2 热分析195

10.7.3 加热丝的点火198

10.7.4 恒容爆炸201

10.7.5 提升层流火焰（LLF）试验202

10.8 活性纳米复合粉205

10.8.1 制备和表征206

10.8.2 热活性反应和机理208

10.8.3 点火211

10.8.4 颗粒燃烧动力学214

10.8.5 恒容爆炸215

10.8.6 固化样品：力学和反应特性218

10.9 结论220

参考文献220

第11章 在非平衡条件下金属颗粒的燃烧诊断224

11.1 引言224

11.2 固体材料的点火和燃烧225

11.2.1 点火225

11.2.2 火焰传播227

11.2.3 火焰速度229

11.3 铝粉反应机理231

11.4 火焰管232

11.5 火焰温度234

11.5.1 背景234

11.5.2 辐射计安装236

11.5.3 红外装置236

11.5.4 连接辐射计和红外数据的温度的空间分布237

11.6 结论238

致谢238

参考文献238

第12章 纳米铝粉在含能体系中的表征和燃烧242

12.1 燃料在含能体系中：引言和资料调研242

12.1.1 含能体系的总体简介242

12.1.2 微米和纳米含能填料的试验研究244

12.1.3 含能填料的理论／数值研究245

12.1.4 铝热剂246

12.1.5 炸药250

12.1.6 SPLab实验室简介253

12.1.7 含能填料的总结255

12.2 含能填料的热化学行为256

12.2.1 金属燃料的理论性能分析256

12.2.2 固体推进剂配方优化257

12.2.3 固液混合火箭性能分析258

12.2.4 固液火箭喷管的氧化组分259

12.2.5 活性铝含量和性能影响260

12.2.6 两相损失261

12.2.7 理论性能的总结264

12.3 纳米粉体的表征264

12.3.1 引言264

12.3.2 应用与纳米粉分析的设备265

12.3.3 纳米铝粉的测试：制备、包覆和特性265

12.3.4 DSC／TGA慢加热速率反应269

12.3.5 高加热速率反应272

12.3.6 燃烧室中CCP的收集275

12.3.7 粉体表征总结280

12.4 纳米粉体的力学和流变行为280

12.4.1 固体推进剂和燃料：力学和流变行为280

12.4.2 黏弹性281

12.4.3 填料的分散性283

12.4.4 悬浮液的流变性283

12.4.5 老化的影响286

12.4.6 试验结果：数据处理和讨论288

12.4.7 配方测试289

12.4.8 单轴拉伸应力—应变测试290

12.4.9 动态力学分析291

12.4.10 流变性测试292

12.4.11 结论293

12.5 纳米粉在固体推进剂和燃料中的燃烧294

12.5.1 固体火箭推进剂295

12.5.2 固液混合推进用固体火箭燃料303

12.5.3 本章总结316

术语317

参考文献322