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最新报告:自蔓延热合成镍包覆铝粉可提供额外1.5倍放热能
2019年02月13日 发布 分类:行业要闻 点击量:568
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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/氧化铝/铝的夹心界面,而不是所需的/铝界面。

该研究选择m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)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

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