编号：CYYJ03164

篇名：纳米硼粉/碳氢燃料凝胶体系构筑研究

作者： 叶希伟1；魏一鸣1；戴怿童1；方文军1,2；李在政3；张航3；郭永胜1,2

关键词： 纳米硼粉; 高超声速飞行器; 能量密度; 脲类化合物; 碳氢燃料凝胶; 凝胶因子; 分散稳定性;

机构： 1.浙江大学化学系2.浙江大学化学前瞻技术研究中心3.空天飞行技术全国重点实验室

摘要： 为了突破纳米硼粉因高表面活性在碳氢燃料中易团聚沉降的应用瓶颈，满足高超声速飞行器对燃料高能量密度的发展需求，以脲类化合物为分子骨架设计合成系列凝胶因子C3NCNCn（n=4～18），系统探究其与不同结构碳氢燃料的匹配性及凝胶化性能，并基于最优凝胶因子制备纳米硼粉/碳氢燃料凝胶体系，对其微观结构、热稳定性、能量特性及燃烧性能进行表征。结果表明：当C3NCNCn（n=8～18）凝胶因子添加质量分数为5%时，可在80℃以下实现对直链烷烃、环烷烃、多环烷烃及芳烃类碳氢燃料的凝胶化；其中以挂式四氢双环戊二烯（JP-10）为主体碳氢燃料，在添加质量分数5%的C3NCNC16凝胶因子时凝胶燃料体系表现出最优综合性能；所构筑的凝胶体系通过三维网状结构的空间效应，可将纳米硼粉团聚体占比调控至5%以下；当纳米硼粉添加质量分数达到10%时，凝胶燃料密度（25℃）可达1.000g/cm3，且点火延迟时间显著低于纯JP-10 凝胶样品。研究结果为纳米硼粉在碳氢燃料中的稳定分散及高能量密度推进剂的开发提供了可靠技术支撑。