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亚稳态分子间复合物(metastable intermolecular composite,MIC),又称为纳米铝热剂,是目前被广泛研究的一类含能新材料。传统的MIC存在一个重要的技术缺陷,即反应过程中只产生大量的热和高温,气体产量较少,难以获得理想的压力或冲击波输出。而以纳米Bi2O3为氧化剂的MIC,由于Bi的沸点(1873 K)较低,在铝热反应的高温(3319 K)下会形成Bi气体,从而产生较高的压力输出和反应速度。本论文即研究这种MIC,首先制备纳米Bi2O3,然后与纳米铝粉结合制备Al/Bi2O3复合物,对材料进行结构表征和性能测试。采用溶液燃烧法和溶剂热法制备Bi2O3。通过SEM和XRD对样品进行了表征。结果表明,溶液燃烧法制备的Bi2O3为微米级不规则颗粒,晶型为β相。溶剂热法制备的Bi2O3结晶更好,晶粒小,形貌均匀,通过控制前驱体的焙烧温度可以得到粒径为40~300 nm、β和α相的纳米Bi2O3,用于后续制备纳米Al/Bi2O3复合物。采用超声共混法制备了纳米Al/Bi2O3、Al/Fe2O3和Al/CuO,同时制备了不同配比和粒径的纳米Al/Bi2O3。通过XRD、SEM、DSC和密闭爆发器对样品进行了表征和输出压力性能测试。结果表明,通过超声共混制备的纳米Al/Bi2O3保持原有晶体结构不变,混合均匀性较好,有略微团聚。由DSC分析可知,纳米Al/Bi2O3的铝热反应过程中出现2个放热峰和1个Al熔化的吸热峰,反应活化能Ea为341 kJ/mol,说明铝热反应主要以液一固相反应过程为主,对热的敏感度较低。纳米Al/Bi2O3复合物的最大输出压力Pmax和升压速率?P/?t分别为4559 kPa和11.397 GPa?s-1,均远高于Al/Fe2O3和Al/CuO,表明纳米Al/Bi2O3具有很大的气体产量以及更快的反应速度。同时,纳米Al不足或过量都会降低Al/Bi2O3输出压力能,输出压力随着粒径的增大而降低。为了提高纳米Al/Bi2O3的混合均匀性、紧密性和气体产量,采用聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP)为组装剂,通过自组装法制备了Al/Bi2O3,又以油酸(OA)为粘结剂,通过超声共混得到Al/Bi2O3/OA。结果表明,P4VP使Bi2O3与Al接触更为紧密,铝热反应以固一固相反应过程为主,降低了反应延迟时间,提高了Pmax和?P/?t。OA使Bi2O3与Al混合更为均匀,铝热反应完全以固一固相反应进行,适量的OA可以提高Pmax,但OA的包覆延长了反应延迟时间,降低了?P/?t。目前,MIC材料是含能材料领域的研究热点之一。本文制备的纳米Al/Bi2O3具有气体产量大、输出压力高和反应速度快等优点,对提高MIC材料压力输出性能和拓展MIC材料的应用范围有着重要的理论和实际价值。通过添加组装剂和适量的粘结剂等可以调节MIC材料的输出压力等性能,为研究高性能的MIC材料提供了一条思路。