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^*

来源：火炸药学报, 2023, 46(02): 126-133.

DOI：10.14077/j.issn.1007-7812.202209007

• 物理化学
• 复合含能材料
• 多孔硅纳米线
• 氧燃比
• 点火与燃烧

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。

• 单位
  南京理工大学; 工业和信息化部