高反应性Al-Li合金粉末的动态共价表面工程,用于推进剂应用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 有机化学 有机化学
• 表面化学 表面化学

背景情况:

• 活性金属粉末的有机功能化是至关重要的,但具有挑战性.
• 合金对于先进材料至关重要,但它们的表面需要保护和增强.
• 现有的方法往往缺乏效率或引入不稳定性.

研究的目的:

• 为Al-Li合金粉末的有机功能化制定新的战略.
• 在合金表面上创建一个功能动态共价网络.
• 改进基于Al-Li合金的复合实体推进剂的机械和燃烧性能.

主要方法:

• 使用4-基基酸 (HPBA) 单体的界面自我聚合交联.
• 形成一个具有动态-氧 (B-O) 共价键的氧结构.
• 密度函数理论 (DFT) 和初始分子动力学 (AIMD) 模拟.

主要成果:

• 在Al-Li合金粉末上成功构建了一个功能动态共价网络.
• 由于动态的B-O债券,该网络表现出内在的自我修复能力.
• 强大的B-O-Al/Li共价键形成时具有高吸附能 (200.167kJ mol-1).
• 控制的表面形态有效地阻断了腐蚀性介质.
• 提高推进剂的机械强度 (2.342 MPa) 和燃烧热量 (30.648 MJ kg-1).

结论:

• 拟议的氨酸化学策略为有机功能化反应性金属粉末提供了一种有效的方法.
• 自愈,动态的共价网络显著提高了Al-Li合金的性能.
• 这种方法对开发先进的复合固体推进剂具有前景.