众所周知，铝粉在热氧化过程中出色的体积放热比。然而，释放的能量往往受到粉末的致密表面氧化物（Al2O3）层的限制。因此，提高钝化铝粒子反应性的先决条件是从表面去除氧化铝膜。近日，来自韩国材料科学研究所（KIMS）和庆北大学（Kyungpook National University）的科研人员公布了镍铝自蔓延热合成（SHS）的研究结果，相比镍铝粉末的简单混合，用镍包覆替代氧化铝层可提供额外热能。相关报告发表在《自然》（nature）官网。

一般来说，铝粉的氧化放热速率随粒径的减小而增加。但同时，纳米级铝粉则会因为氧化铝含量上升而导致放热能减小。比如，粒径30nm的铝粉中活性铝的占比＜50%。这是因为表面氧化层通常为4nm，氧化铝含量会岁粒径减小而不断上升。因此，考虑到放热速率和放热总量两个方面，实际应用中往往需要选择1-10μm的微米和亚微米级的铝粉。但此前并没有报道，通过直接将镍材料涂层到细小的铝颗粒上来改善放热反应性。原因在于涂层过程中很难阻止铝粉二次氧化，因此往往会形成镍/氧化铝/铝的夹心界面，而不是所需的镍/铝界面。

该研究选择5μm粒径的铝粉为研究对象，涂层为200nm厚度，镍为主要成分，此外还包括重量比14%的磷（14wt%P）。研究分析了镍-铝复合粉体的微观结构，重点是镍/铝两种材料直接接触的界面形态。并与氧化铝钝化的铝粉末简单掺入200nm镍粉末的热化学行为进行了比较。

（a）用NaOH蚀刻溶液去除表面氧化物的示意图，在铝颗粒上形成镍层，并在其表面上分散有纳米级凹坑。（b）合成镍/铝颗粒的表面形态。（c）显示O、Al、Ni和P分布的EDS图。

试验结果显示，该镍铝粉末的放热能比未涂层铝粉高1.5倍。该方法不仅可用于开发反应性能增强的先进含能材料，还可用于阐明氧化机理，利用SHS反应在活性金属粉末中的作用。

包括粉末制备等在内的详细内容参见原文。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41598-018-36760-y

YUXI 编译