近日消息，美國陸軍的研究人員與RDECOM實(shí)驗(yàn)室、陸軍企業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室(ARL)、斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院、南加州大學(xué)和阿貢國家實(shí)驗(yàn)室合作，發(fā)現(xiàn)了一種方法，通過點(diǎn)燃涂有氧化石墨烯的微米鋁粉末，從戰(zhàn)場(chǎng)系統(tǒng)中常見的含鋁高能材料中可獲取更多能量。這項(xiàng)研究可以提高金屬粉末在陸軍彈藥中作為推進(jìn)劑/爆炸成分的性能。

這一發(fā)現(xiàn)利用氧化石墨烯作為一種有效的輕質(zhì)添加劑，而在實(shí)際的高能應(yīng)用中通常使用微米尺寸的鋁粉(Al)，即直徑為百萬分之一米的鋁顆粒。

“因?yàn)殇X（Al）理論上可以釋放大量的熱量（每克多達(dá)31千焦耳），并且由于其儲(chǔ)量豐富而相對(duì)便宜，因此微米級(jí)的鋁粉已被廣泛用于高能量應(yīng)用，”該團(tuán)隊(duì)表示。然而，由于鋁粉光吸收差，它們很難被光學(xué)閃光燈點(diǎn)燃。為了改善點(diǎn)火期間鋁粉的光吸收，經(jīng)常需要與重金屬氧化物混合，這降低了能量性能。

納米Al粉末可以更容易用廣域光閃光燈點(diǎn)燃，釋放熱量的速度比傳統(tǒng)的單點(diǎn)火方法(如熱管點(diǎn)火)要快得多。不幸的是，納米Al粉末非常昂貴。

該小組展示了Al/GO復(fù)合材料作為潛在推進(jìn)劑/炸藥成分的價(jià)值。本研究表明，GO可以通過光閃光燈有效地點(diǎn)燃Al粉，以更快的速度釋放更多的能量，從而大大提高Al的高能性能，而不需用昂貴的納米Al粉末。研究小組還發(fā)現(xiàn)，可以通過改變GO含量來控制鋁粉的點(diǎn)火和燃燒，以達(dá)到預(yù)期的能量輸出。

除了斯坦福小組展示光閃光燈加熱Al/GO復(fù)合材料增強(qiáng)燃燒效應(yīng)外，ARL的物理科學(xué)家戈特弗里德博士還證明，GO增加了Al在微秒刻度上的反應(yīng)量，即百萬分之一秒-這一制度類似于爆轟事件期間釋放的爆炸能量。利用激光誘導(dǎo)高能材料空氣沖擊(LASEM)技術(shù)，用脈沖激光引發(fā)Al/GO復(fù)合材料時(shí)，Al/GO的放熱反應(yīng)加速了激光誘導(dǎo)沖擊速度超過純Al或純GO的速度。戈特弗里德說，“因此，Al/GO復(fù)合材料除了增強(qiáng)燃燒或爆炸效應(yīng)之外，還具有增加軍用配方的爆炸威力的潛力?！币虼?，這一發(fā)現(xiàn)可用于提高現(xiàn)有武器系統(tǒng)的射程和(或)殺傷力。

鋁熱劑

鋁熱劑是鋁粉和難熔金屬氧化物的混合物。常見鋁熱劑是鋁粉和三氧化二鐵粉末按比例配成呈粉紅色的混合物（比例約為1:2.95），當(dāng)用引燃劑點(diǎn)燃，反應(yīng)猛烈進(jìn)行，得到氧化鋁和單質(zhì)鐵并放出大量的熱，溫度可到2500℃，并發(fā)出耀眼的光芒，能使生成的鐵熔化。鋁熱劑是鋁熱反應(yīng)的重要成分，鋁熱反應(yīng)在軌道焊接等高溫戶外作業(yè)中發(fā)揮重要作用?？捎糜谝l(fā)一些需要高溫的反應(yīng)。

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