[发明专利]一种高反应性的纳米铝/氧化铜微球的制备方法

说明书

本发明公开了一种高反应性的纳米铝/氧化铜微球的制备方法，该方法包括以下步骤，首先，将粘结剂加入到良性有机溶剂中，室温下磁力搅拌让其充分溶解，然后分别加入称取好的纳米Al、纳米CuO，磁力搅拌、超声、最后将超声后的溶液搅拌，获得Al前驱液和CuO前驱液；将两种配好的前驱体溶液注入一次性注射器中，Al前驱液通内管，CuO前驱液通外管；步骤三、将收集板铝箔上的复合颗粒刮下，置于冷冻干燥机中干燥，得到纳米Al/CuO复合颗粒。本发明制备的纳米CuO颗粒通过分散、包裹在微球中，解决了传统方法包覆纳米铝粉后的能量密度、金属铝粉易氧化的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种高反应性的纳米铝/氧化铜微球的制备方法，特别涉及纳米Al/CuO微球制备领域。

背景技术

亚稳态分子间复合物(MIC)是由纳米尺度的燃料和氧化剂复合而成的纳米级金属基反应材料，又可被称为纳米铝热剂。亚稳态分子间复合物具有体积能量密度高、反应温度高、能量释放速率快、反应热值高、点火引发能量低、容易制备等优点，可以通过调节组分、当量比、粒径来控制和改变纳米铝热剂的燃烧性能。纳米铝热剂由于其优异的放热和燃烧特性，被广泛的应用在民用和军用领域。由于纳米铝热剂所采用的制备工艺与微机电系统(MEMS)器件的制备工艺有良好的兼容性，因此使得纳米铝热薄膜能够集成到MEMS器件中，形成MEMS含能点火器件；MIC由于其优异的高反应热性能，可应用在很多领域，包括微点火、快速起爆、材料加工和微发电等；反应中释放的气体与也应用领域相关，包括微驱动、微推进、和气体发生器等；同时，作为一种高能添加剂，在固体推进剂中也拥有广泛的应用前景。

Enayati等通过同轴电喷制得的载淄博二醇PLGA微粒，其包封效率达65％～75％(Enayati,Marjan,et al.One-step electrohydrodynamic production of drug-loadedmicro-and nanoparticles.Journal of the Royal Society Interface 7.45(2009):667-675.)；Xie等通过同轴电喷制备的(PLGA)微粒，包封的溶解酶素的生物活性高于90％，并且包封的牛乳清蛋白(BSA)在体外实验中持续释放时间长达30d，同轴电喷过程由于将药物包封在核层因而能够有效地保护药物的生物活性(Xie,Jingwei,et al.Encapsulationof protein drugs in biodegradable microparticles by co-axial electrospray.Journal of colloid and interface science 317.2(2008):469-476.)；He等用原位合成法在铝粉表面合成了聚多巴胺，然后制备了Al@PDA@CuO的核壳结构，该方法做出的铝热剂放热性能优异，但该方法中合成的多巴胺非含能组分，降低了MIC材料的能量密度(He,Wei,et al.Mussel-inspired polydopamine-directed crystal growth of core-shell n-Al@PDA@CuO metastable intermixed composites.Chemical Engineering Journal 369(2019):1093-1101.)；Wang等用单轴静电喷雾法制备了Al/CuO微球，他通过改变粘结剂硝化棉(NC)的含量来精准调控微球的大小。该方法制备的CuO/Al纳米铝热剂组分间接触紧密、纯度高、尺寸可调及燃烧性能优异等优点，但形成不了Al@CuO的核壳结构，不能有效改善纳米铝易氧化的问题(Wang,Haiyang,et al.Assembly and reactive properties ofAl/CuO based nanothermite microparticles.Combustion and Flame 161.8(2014):2203-2208.)。

目前关于同轴电喷的相关报道主要集中在包裹生物大分子和疏水性小分子药物上，如脱氧核苷酸、蛋白、布地奈德等，而在微纳米复合含能材料上的研究相对较少。

发明内容