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納米含能材料因具有不同于傳統(tǒng)含能材料的新物理化學(xué)性能、高的能量釋放速率和燃燒效率等 特點，受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注。納米復(fù)合材料特別是 納米復(fù)合纖 維，不僅具有高比表面積、高燃速的特點，還能有效避免單一納米顆粒因高表面能而出現(xiàn)易團聚和難以分散均勻的缺點，同時納米復(fù)合纖維 還兼顧多組分的性能，具有較好的應(yīng)用前景。納米含能材料的制備方法有多種，其中靜電紡絲法具有簡單、高效、便捷的特點。硝化棉是靜電紡絲法制備納米含能復(fù)合纖維的常用材料。
納米硼粉是一種高能量的燃燒組分，元素硼的 體積熱值（140kg/cm3）和質(zhì)量熱值（59kg/g）遠大于 鎂、鋁等其他單分子含能材料，且硼粉是很好的燃料，特別是納米硼粉有較高的燃燒效率,因此將納米硼粉添加到火炸藥或推進劑中能顯著提高含 能材料體系的能量，但因其高表面能使納米硼粉顆 粒易團聚，且在貯存過程中表面易氧化，形成的硼氧化物易與空氣中的水反應(yīng)生成硼酸，使納米硼粉 團聚更嚴重，造成硼粉在使用過程中出現(xiàn)點火困難、能量釋放不徹底等問題. 改性對硼粉及 Ｂ／ＮＣ納米纖維熱性能的影響 ＮＣ、硼粉、Ｂ／ＮＣ 納米纖維和改性Ｂ／ＮＣ納米纖維在空氣氣氛中的ＴＧ 曲線和ＤＳＣ 曲線 如 圖６ 所示。
圖６ ＮＣ、硼粉、Ｂ／ＮＣ納米纖維和改性 Ｂ／ＮＣ納米纖維的ＴＧ和ＤＣ曲線
從圖（ａ）中可以看出，在 ＮＣ、Ｂ／ＮＣ納米纖維和改性 Ｂ／ＮＣ納米纖維中的 ＮＣ 成分從１６０℃開始 急劇反應(yīng)失重，到２５０℃失重基本結(jié)束，可見 ＮＣ 不 參與后面硼粉與空氣的反應(yīng)。升溫至４９２℃，硼粉、 Ｂ／ＮＣ納米纖維和改性 Ｂ／ＮＣ納米纖維因硼粉與空 氣氧化生成硼氧化物而明顯增重，至７２５℃增重過程結(jié)束，曲線變平緩。該過程中原硼粉增重８５.１８％，Ｂ／ＮＣ納米纖維增重１８．８２％，除以纖維中硼 質(zhì)量分數(shù)１６．７％，得硼在Ｂ／ＮＣ納米纖維中增重１１２．９２％，比硼粉增加２７．７４％；改性 Ｂ／ＮＣ納米纖維增重２６．５８％，除以硼質(zhì)量分數(shù)１６．７％，得硼在改性Ｂ／ＮＣ納米纖維中增重１５９．４８％，比硼在原硼粉和 Ｂ／ＮＣ 納米纖維中的 增重分別多７４．３％ 和４６．５３％。由于硼粉在 Ｂ／ＮＣ 納米纖維中 的 分 散 性 比原硼粉好，反 應(yīng) 時 硼 粉 與 空 氣 的 接 觸 面 積 變 大， 因此紡絲后硼粉與空氣的反應(yīng)程度加深；改性后的 硼粉在Ｂ／ＮＣ納米纖維中的分散性比改性前的硼粉 更好，反應(yīng)時硼粉與空氣的接觸面積更大，因此改性后硼粉的反應(yīng)程度繼續(xù)加深，能量釋放更徹底。
由圖６（ｂ）可見，因ＮＣ分解放熱，ＮＣ、Ｂ／ＮＣ納 米纖 維 和 改 性 Ｂ／ＮＣ 納米纖維在２０２℃左右出現(xiàn)ＮＣ的放熱峰，且該峰與硼粉放熱峰完全分離，無干 擾。隨著溫度的升高，硼粉與空氣氧化放熱，但硼粉、Ｂ／ＮＣ納米纖維和改性Ｂ／ＮＣ納米纖維中硼粉的峰溫位置不同。 硼粉中硼放熱峰溫位于 ６０１．２℃，Ｂ／ＮＣ納米纖維中硼的峰溫位于５６６．７℃， 比硼粉的硼峰溫降低３４．５℃。改性Ｂ／ＮＣ 納米纖維中的硼峰 溫 位 于５２９．３℃，比硼 粉 和 Ｂ／ＮＣ 納米 纖維的峰溫分別降低７１．９℃ 和３７．４℃。紡絲后， ＮＣ分解放熱提高了硼周圍的溫度，且硼在Ｂ／ＮＣ納米纖維中的分散性比原硼粉好，反應(yīng)時硼粉與空 氣的接觸面積變大，因此紡絲后硼的峰溫降低；改性后的硼粉在纖維中的分散性比改性前的硼粉更好，反應(yīng)時硼粉與空氣的接觸面積更大，因此改性后硼的峰溫繼續(xù)降低。
（１）將 ＫＨ－５５０改性的納米硼粉和ＮＣ靜電紡絲，制備了Ｂ／ＮＣ納米纖維，纖維直徑１２０～ ６００ｎｍ，平均直徑３６０ｎｍ，纖維粗細相對均勻，硼粉的分散性得到大大改善，解決了硼粉易團聚的缺點。
（２）硼在改性 Ｂ／ＮＣ納米纖維中增重量比在 Ｂ／ ＮＣ納米 纖 維 和 硼 粉 中 分 別 多４６．５３％和７４．３％， 硼的放熱峰溫分別降低了３７．４℃和７１．９℃。這種 改性Ｂ／ＮＣ納米纖維有望使納米硼粉更好地應(yīng)用于 推進劑和火藥領(lǐng)域。