原位反应法制备填充叠氮化铜的碳纳米管阵列

王燕兰, 张 方, 张蕾, 张植栋, 韩瑞山, 孙 星

(陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室, 陕西 西安 710061)

1 引 言

与叠氮化铅相比,叠氮化铜起爆太安的极限药量是0.4 mg,仅为叠氮化铅的1/6[1],可最大程度地减少敏感药剂装药量,提高武器安全性,并减少安执机构所占体积,降低输入能量,满足微小型火工品的需求。另外,铜离子相比铅离子等重金属离子,属于环境友好型物质。而叠氮化铜由于感度过高,在处理过程中存在严重的安全问题,阻碍了其取代叠氮化铅。

近年来,美国海军在引信年会上公布了关于叠氮化铜的一系列研究[2-4]: 利用“干法”原位合成技术,结合纳米多孔铜制备技术,在火工品关键元器件上制备相应纳米多孔叠氮化铜含能芯片。2008年～2011年,美国先后公布了一系列名为“集成薄膜炸药微雷管”的专利[5-7],这组发明中,使用原位方法制备叠氮化铜薄膜炸药,用于驱动飞片。原位合成技术可在指定位置形成一定形状、厚度以及密度的叠氮化铜起爆药层,从根本上改变了微小型火工品在小尺寸下装药危险和困难的现状,避免操作者与敏感药剂的直接接触,从而实现这类敏感药剂在实际中的应用。但是上述两种方法同时也回避了叠氮化铜的感度问题。Farhad F等[8-10]利用定向碳纳米管阵列(CNTs array)的高导热性以及高度定向性,采用溶液滴加的方式在碳纳米管的管壁内填充纳米氧化铜,然后将氧化铜还原成纳米铜颗粒,与叠氮酸气体反应,生成碳纳米管填充的叠氮化铜,该方法在降低叠氮化铜感度的同时,不影响金属叠氮化物的含能特性和威力,但该方法工艺复杂,且氧化铜不能全部转化为铜,因此产物纯度不高。……