纳米铝粉性能的分子动力学研究

   全书共8章：第1章为绪论；第2章和第3章为纳米铝粉的理化性能和制备方法，包括纳米铝粉的熔化机理和氧化特性、电爆炸法制备纳米铝粉的理论研究与特性控制；第4章从宏观实验角度上探究纳米铝颗粒的点火燃烧特性，包括点火破碎模型和点火扩散模型；第5章为纳米铝颗粒表面包覆技术，包括有机高分子物包覆、金属及碳材料包覆、有机小分子物包覆；第6～8章从分子动力学角度对纳米铝颗粒的各项性能进行了研究，包括反应分子动力学的简介、纳米铝颗粒的熔点、点火过程和燃烧过程、有机小分子包覆物对纳米铝颗粒表面性能、抗氧化性能和燃烧特性的影响、纳米铝颗粒点火燃烧团聚机理的研究。

本书可作为化学化工、材料科学与工程、物理等有关专业领域的高校教师、科研人员、研究生的参考书籍。

前言
第1章 绪论 1
1.1 金属含能材料的发展 1
1.2 金属粉的电爆炸制备技术 4
1.3 点火燃烧理论模型 6
1.3.1 点火温度的尺寸效应 6
1.3.2 铝颗粒的理论点火模型 7
1.3.3 氧化层完整度和反应区前端位置 12
1.3.4 点火模型 18
1.4 基于ReaxFF力场的分子动力模拟 19
参考文献 21
第2章 纳米铝粉的物理和化学特性 25
2.1 概述 25
2.2 铝的基本性质 29
2.2.1 金属铝的性质及应用 29
2.2.2 纳米铝颗粒的性质及应用 30
2.3 铝粉表征方法 32
2.3.1 形貌表征 32
2.3.2 元素分析 34
2.4 纳米铝粉的氧化 34
2.4.1 纳米铝粉的氧化特性 34
2.4.2 纳米铝粉的氧化机理 35
2.5 纳米铝粉的熔化 36
2.5.1 纳米粒子的熔化现象 36
2.5.2 纳米铝粉的熔化机理 36
2.6 纳米铝粉水化制氢 41
2.6.1 铝粉水化反应机理 41
2.6.2 包覆后的制氢纳米铝粉 43
参考文献 44
第3章 电爆炸法制备纳米铝粉 47
3.1 金属丝电爆炸现象 47
3.2 电爆炸法研究方法 49
3.2.1 实验研究 50
3.2.2 理论计算模型 51
3.3 电爆炸法设备设计 56
3.3.1 电爆炸设备和纳米金属粉的制备过程 56
3.3.2 气体放电式电爆炸装置 58
3.3.3 电爆炸纳米粉的连续生产装置 58
3.4 纳米产品的特征和控制技术 61
3.4.1 电爆炸纳米粉体的纯度与活性 61
3.4.2 纳米金属粉的改性 61
3.4.3 金属粉末的粒径和形态的控制 62
参考文献 63
第4章 纳米铝颗粒的点火燃烧特性 67
4.1 概述 67
4.2 纳米铝颗粒的熔点研究 69
4.3 纳米铝颗粒的热反应特性 70
4.3.1 纳米铝颗粒的点火过程概述 70
4.3.2 纳米铝颗粒与微米铝颗粒的热反应过程 71
4.3.3 纳米铝颗粒的能量调节系数 73
4.4 点火碎裂模型概述 76
4.5 点火扩散模型概述 78
4.5.1 通过气相混合物的质量扩散 79
4.5.2 穿过氧化层的质量扩散 80
参考文献 81
第5章 纳米铝颗粒的表面包覆技术 85
5.1 概述 85
5.2 高分子有机物包覆材料 87
5.2.1 有机高分子包覆方法 87
5.2.2 几种常见的高分子包覆材料 88
5.3 金属及其盐溶液包覆材料 92
5.3.1 金属包覆 92
5.3.2 金属氧化物及其化合物包覆 93
5.4 有机物包覆材料 95
5.4.1 碳包覆 95
5.4.2 其他有机物包覆 96
参考文献 98
第6章 反应分子动力学模拟研究 101
6.1 ReaxFF反应力场概述 101
6.2 分子动力学模拟熔化过程 103
6.2.1 纳米铝颗粒熔化过程研究 103
6.2.2 熔点研究的分子动力模拟设置 104
6.3 分子动力学模拟燃烧过程 116
6.3.1 纳米铝颗粒燃烧过程研究 117
6.3.2 燃烧系统的初始模型建立及模拟设置 118
6.3.3 纳米铝颗粒点火过程的分子动力模拟研究 120
6.3.4 纳米铝颗粒点火过程中的应力分析 125
6.3.5 纳米铝颗粒燃烧模拟结果 128
参考文献 134
第7章 有机小分子包覆纳米铝颗粒 138
7.1 醇醚小分子包覆纳米铝颗粒 138
7.1.1 异丙醇包覆 138
7.1.2 乙醇和乙醚包覆 140
7.2 其他小分子包覆纳米铝颗粒 144
7.2.1 有机酸 144
7.2.2 卤代烷 147
7.2.3 甲苯和全氟萘烷 150
7.3 改性纳米铝颗粒的燃烧性能 152
7.3.1 乙醚在氧气中的燃烧反应机理 153
7.3.2 乙醇乙醚小分子包覆纳米铝颗粒 156
7.3.3 包覆后纳米铝颗粒的燃烧性能 160
7.4 包覆层常温下抗氧化性研究 168
参考文献 176
第8章 纳米铝颗粒燃烧的次要过程研究 178
8.1 纳米铝颗粒中自感应电场对点火燃烧的促进作用 178
8.1.1 不同加热速率下氧化壳层中的扩散运动 178
8.1.2 自感应电场对氧化壳层内扩散运动的影响 183
8.2 控制纳米颗粒聚合的关键因素 187
8.2.1 纳米颗粒烧结过程的理论研究 187
8.2.2 纳米颗粒烧结过程的分子动力学模拟设置 189
8.2.3 不同粒径纳米颗粒烧结过程研究 191
8.3 点火条件下纳米铝颗粒烧结过程研究 196
8.3.1 纳米铝颗粒烧结分子动力学模拟设置 198
8.3.2 不同粒径纳米铝颗粒烧结过程研究 201
8.3.3 有机物小分子包覆后纳米铝颗粒烧结过程研究 206
参考文献 211