發(fā)現(xiàn)了一種點火包覆氧化石墨烯的微米鋁粉

美國陸軍和頂尖大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新方法，通過點燃涂有氧化石墨烯的鋁微米粉末，從戰(zhàn)場系統(tǒng)中常用的含鋁能源材料中獲得更多能量。

這一發(fā)現(xiàn)與陸軍現(xiàn)代化的重點之一：遠程精確射擊不謀而合。該研究可提高金屬粉末作為軍用彈藥推進劑/炸藥組分的能量性能。

石墨烯作為一種奇跡材料，被認為是世界上最強最輕的材料。也是最導電最透明的，生產(chǎn)成本高。有許多應用，通過啟用觸摸屏筆記本電腦，如發(fā)光二極管或液晶顯示器，或有機發(fā)光二極管，或醫(yī)學科學，如有機發(fā)光二極管顯示和脫氧核糖核酸測序，擴展到電子產(chǎn)品。氧化石墨可以更便宜地生產(chǎn)。結果：氧化石墨烯。

雖然GO是一種受歡迎的二維材料，在許多學科和材料應用中引起了極大的興趣，但這一發(fā)現(xiàn)使用微米級鋁粉(Al)，即鋁顆粒，將GO用作實際能源應用的有效輕質(zhì)添加劑。直徑為百萬分之一米。

研究團隊于10月在ACS Nano上發(fā)表了他們的研究成果。他們與RDECOM研究實驗室、陸軍企業(yè)研究實驗室(ARL)、斯坦福大學、南加州大學、麻省理工學院和阿貢國家實驗室合作。

這項新發(fā)表的工作標志著ARL在功能化粒子開發(fā)下的新能量學的開始，這是由吳志欽博士和詹尼弗戈特弗里德領導的幾項新的杠桿計劃。ARL正在與田納西大學、德克薩斯理工大學、新澤西州皮卡汀尼的陸軍研究、發(fā)展和工程中心以及空軍研究實驗室合作，建立一種新的研究方法來開發(fā)高質(zhì)量的新型金屬推進劑/炸藥部件。為戰(zhàn)士保護更多生命。

吳碩說：“由于鋁(Al)理論上可以釋放大量的熱量(最高可達每克31千焦)，并且由于其天然的豐富性而相對便宜，Alpowders在能源應用中得到了廣泛應用。然而，由于光吸收差，它們很難被光閃點燃。為了提高Al在點火過程中的光吸收，往往會混入重金屬氧化物，會降低能量性能，”吳說。

納米大小的鋁粉(即直徑為十億分之一米)更容易被大面積的光學閃光點燃，這種閃光比傳統(tǒng)的單點方法(如熱線)釋放熱量更快。不幸的是，納米鋁粉非常昂貴。

在斯坦福大學鄭小林教授的帶領下，在ARL的吳志欽博士和詹尼弗戈特弗里德博士的支持下，該團隊展示了Al/GO復合材料作為潛在推進劑/炸藥組分的價值。這項研究表明，GO可以用一個光學閃光燈有效點燃Al，并以更快的速度釋放更多的能量——從而顯著提高Al的能量性能，超過更昂貴的納米Al粉末。該團隊還發(fā)現(xiàn)，通過改變GO含量，可以控制Al粉末的點火和燃燒，以達到所需的能量輸出。

用高分辨率透射電子顯微鏡獲得了顯示Al/GO復合粒子結構的圖像。吳，材料研究員，在武器材料研究致命材料部領導能量材料科學分子的等離子體研究。ARL董事會。吳說：“通過TEM等先進的顯微鏡觀察，我們很高興看到如何利用簡單的機械混合工藝將Al顆粒包裹在GO片上。

除了斯坦福集團通過光學閃光燈加熱Al/GO復合材料以增強燃燒效果外，ARL物理學家gottfried證明GO在微秒時間尺度上，即百萬分之一秒增加了Al的反應量——這一系統(tǒng)類似于爆炸事件中爆炸能量的釋放。利用高能材料激光誘導空氣沖擊技術(LASEM)產(chǎn)生的脈沖激光啟動Al/GO復合材料時，Al/GO的放熱反應加速激光誘導沖擊速度超過純Al或純GO。gottfried認為，“Al/GO復合材料因此有可能增加軍用配方的爆發(fā)力，增強燃燒或爆炸效果?！?

標簽：