基于多孔硅纳米线的含能材料的制备及性能调控

编号：NMJS08636

篇名：基于多孔硅纳米线的含能材料的制备及性能调控

作者：高啸 宋长坤 徐建勇 雷孝廷 陈俊宏 俞春培 程鹤 张文超

关键词： 物理化学 复合含能材料 多孔硅纳米线 氧燃比 点火与燃烧

机构： 南京理工大学化学与化工学院 微纳含能器件工业和信息化部重点实验室

摘要： 纳米多孔硅由于其海绵状的孔隙结构,氧化剂很难充分填充,导致多孔硅复合含能材料多为富燃料体系;同时其孔隙率难以调节,无法精确控制氧燃比。针对以上问题,以紧密排列的单层聚苯乙烯微球为模板,通过反应性离子刻蚀(Reaction Ion Etching,RIE)技术结合金属辅助化学刻蚀(Metal-Assisted Chemical Etching,MACE)制备得到了形貌结构可控的多孔硅纳米线,通过控制RIE时间能够精准调节多孔硅复合体系的氧燃比,同时二维线状结构非常有利于氧化剂的高效填充。结果表明,在RIE时间为80s,即硅纳米线直径为150nm左右时,复合含能体系达到最佳化学计量反应平衡,能量输出最佳。同时,选用不同电阻率的硅片制备得到不同结构形貌的硅纳米线,电阻率越低,纳米复合含能体系中的硅纳米线结构越疏松多孔,不仅能够有效缩短传质传热距离,降低反应活化能,有利于增强反应放热;而且能提升燃烧性能,有利于点火,为硅基含能材料的发展提供了新的思路。