1.文献综述
1.1研究背景
由于金属粉末具有较高的单位质量和体积燃烧热，因此可以作为优良的燃料，被广泛用于高效推进剂、增强型爆破炸药中[1-4]。铝是最常用的金属粉末之一，可以提高含能材料的燃烧效率和能量输出。然而，作为一种活泼的金属，铝粉极易与空气中的氧气和水发生反应形成氧化铝钝化层，导致相对较长的点火延迟和较低的燃烧率，同时铝粉较大的比表面积导致其在燃烧时易于团聚，极大地限制了铝粉的应用[5-7]。研究发现，利用表面改性技术对铝粉表面进行改性可以改善铝粉表面的化学和物理特性，能有效阻止铝粉的进一步氧化[8]。含氟聚合物因具有优良的耐腐蚀性、耐热性、耐氧化性以及低表面能的特性而被广泛用于铝粉的表面改性中。使用氟聚物包覆铝粉，不仅可以有效抑制铝粉表面的氧化反应，而且氟聚物低表面能特性能很好地解决了铝粉的团聚问题，同时氟聚物可与惰性层中的Al2O3反应，这将极大加快铝粉的能量释放速率，从而使铝粉具有更好的反应性和燃烧性能[9]。
1.2 铝-氟聚物复合物的主要制备方法
铝-氟聚物反应性物质常用的制备方法有物理混合法、球磨法、气相沉积法、静电喷雾/纺丝法、溶剂/非溶剂法、3d打印法等，以下主要对物理混合法、静电喷雾法和溶剂/非溶剂法进行了简要阐述。
1.2.1 物理混合法
物理混合法是制备铝-氟聚物反应性物质的常见方法，但是存在难以混合均匀的问题，多用于实验室研究，以初步了解应用过程中的复杂现象[10]。物理混合法是把适当比例的铝粉和氟聚物通过搅拌、超声等手段混合在一起来制备复合物的方法。Ludovic[11]等通过在己烷中对粉末进行超声处理制备了Al/PTFE复合物，铝-氟聚物反应性物质燃烧时的升压速率达到了33 kPamu;sminus;1，且与Al/CuO纳米铝热剂相比有更优异的反应放热性能和更低的点火温度。Miller[12]和Iacono[13]则采用PFPE包覆纳米铝粉制得了Al@PFPE机械混合物，利用 PFPE与 n⁃Al在机械活化过程中发生部分预反应，使 n⁃Al 表面与PFPE之间形成了 Al⁃C、Al⁃O、Al⁃F 等键，将PFPE包裹在铝粉表面，使铝粉的起始反应温度降低到583 K。
一般情况下，氟聚物与铝粉的接触面积越大，制备的复合材料燃烧性能就越好。物理混合法不改变铝粉和氟聚物的原有形状，只是将铝粉和氟聚物混合在一起，铝粉和氧化物之间的接触程度较小，包覆效果有限。相比之下静电喷雾法和溶剂/非溶剂法拥有更大的优势，通过这些方法可以在表面形成一层较均匀的氟聚物外壳，不仅能提高能量释放效率和燃烧性能，也能对铝粉中的有效组分进行保护，提高复合材料的抗老化性能。
1.2.2 静电喷雾法
静电喷雾法是一种利用静电场力将溶液破碎成微小液滴的方法，DeLisio [14-15] 等用静电喷雾法成功制备了n-Al含量分别为16.7wt%、30wt%和50wt%的Al/PVDF复合物，发现燃烧时PVDF侵蚀了n-Al表面的氧化铝，使氧气更容易接触到内核铝，提升了铝粉的燃烧性能。Li[16]等通过静电喷雾方法制备了具有三明治状结构的铝-氟聚物复合物，这种交替PVDF层包覆纳米Al-CuO颗粒的复合物与n-Al-CuO颗粒和PVDF直接混合相比，具有更高的火焰传播速度。这说明静电喷雾法制备的铝-氟聚物反应性物质相比物理混合法制备的复合粒子包覆效果更好，拥有更优异的放热性能。但用静电喷雾法制备铝-氟聚物反应性物质需要将氟聚物溶解于有机溶剂中，而多数氟聚物的溶解性较差，含氟聚合物大多只能选择拥有良好机械性能和溶解性的PVDF，限制了该方法的应用，同时静电喷雾法生产效率较低，不适合大规模生产。
