石墨烯在含能材料中的应用研究进展_兰元飞

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1、第３８卷第１期火炸药学报２０１５年０２月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ１ＤＯＩ：１０．１４０７７／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－７８１２．２０１５．０１．００１石墨烯在含能材料中的应用研究进展兰元飞，李霄羽，罗运军（北京理工大学材料学院，北京１０００８１）摘要：从石墨烯及其复合物催化剂、石墨烯添加剂和石墨烯及其复合含能材料等３个方面，介绍了近年来石墨烯在含能材料应用方面的最新研究进展。认为石墨烯及其复合催化剂对推进剂含能组分具有明显的催化作用；添加石墨烯后，

2、推进剂燃烧及力学性能得到改善；氧化石墨烯及石墨烯构成的钝感剂可降低含能材料的机械感度；石墨烯及其复合物含能材料具有优异的性能，更大的能量释放率。提出了石墨烯在含能材料领域的发展方向和应用前景。附参考文献４２篇。关键词：材料科学；石墨烯；推进剂；钝感剂；含能材料；综述中图分类号：ＴＪ５５；ＴＱ３１７文献标志码：Ａ文章编号：１００７－７８１２（２０１５）０１－０００１－０７ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧｒａｐｈｅｎｅｉｎＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓＬＡＮＹｕａ

3、ｎ－ｆｅｉ，ＬＩＸｉａｏ－ｙｕ，ＬＵＯＹｕｎ－ｊｕｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｉｎｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｆｒｏｍｇｒａｐｈｅｎｅａｎｄｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ

4、ｃａｔａｌｙｓｔｓ，ｇｒａｐｈｅｎｅａｄｄｉｔｉｖｅｓ，ｇｒａｐｈｅｎｅａｎｄｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｅｔｃ．Ｉｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｎｅｄｔｈａｔｔｈｅｇｒａｐｈｅｎｅａｎｄｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃａｔａｌｙｓｔｓｐｏｓｓｅｓｓｏｂｖｉｏｕｓｃａｔａｌｙｔｉｃｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｅｔｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ．Ｔｈｅｂｕｒｎｉｎｇｒａｔｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｒｏｐｅｌｌａｎｔａｒｅｉｍｐｒｏｖ

5、ｅｄａｆｔｅｒａｄｄｉｎｇｇｒａｐｈｅｍｅ．Ｔｈｅｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅａｇｅｎｔｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅａｎｄｇｒａｐｈｅｎｅｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｇｒａｐｈｅｎｅａｎｄｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｌａｒｇｅｒｒｅｌｅａｓｅｒａｔｅｏｆｅｎｅｒｇｙ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄａｐ

6、ｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｉｎｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｗｉｔｈ４２ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｔｅｒｉａｌｓｃｉｅｎｃｅ；ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ；ｄｅｔｅｒｒｅｎｔ；ｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｒｅｖｉｅｗ［５］具有室温铁磁性等特殊性质。这些优异的性能奠引言定了石墨烯在储能材料、催化材料、聚合物复合材碳材料在含能材料中具有广泛的应用，如石墨料以及电学等领域的应用基础。近年来，关于石墨用于改善发射

7、药的光泽和混合炸药的钝感，炭黑用烯在含能材料方面的应用研究，国内外的科研工作于固体推进剂的催化等。石墨烯是由单层碳原子者进行了大量研究。本文从石墨烯及其复合物催以ｓｐ２杂化方式连接、具有二维蜂窝状晶体结构的化剂、石墨烯含能材料添加剂和石墨烯单质及其复［１］合含能材料３个方面，介绍了近年来石墨烯在含能新型纳米碳材料，与传统的碳材料相比，具有更加优异的物理、化学以及力学性能，已逐渐成为材料材料领域应用的最新研究进展。领域的研究热点。石墨烯具有突出的导热性能，常温下导热率高达５０００Ｗ·ｍ－１·Ｋ－１，

8、是金刚石的１石墨烯及其复合物催化剂［２］３倍。与碳纳米管相比，石墨烯具有更大的力学１．１石墨烯基催化剂强度和比表面积，其断裂强度高达１２５ＧＰａ，是钢的高氯酸铵（ＡＰ）是复合固体推进剂的常用氧化［３］１００多倍，杨氏模量高达１．０ＴＰａ，理想的单层石剂，其燃烧和热分解性能对推进剂的燃烧过程具有２［４］墨烯比表面积高达２６３０ｍ／ｇ。此外，石墨烯还重要影响。ＡＰ的热分解性能可以通过添加少量催收稿日期：２０１４－０９－０５；修回日期：２０１４－１０－１６基金项目：总装备部预先研究项目（