发现了一种点火包覆氧化石墨烯的微米铝粉

美国陆军和顶尖大学的研究人员发现了一种新方法，通过点燃涂有氧化石墨烯的铝微米粉末，从战场系统中常用的含铝能源材料中获得更多能量。

这一发现与陆军现代化的重点之一：远程精确射击不谋而合。该研究可提高金属粉末作为军用弹药推进剂/炸药组分的能量性能。

石墨烯作为一种奇迹材料，被认为是世界上最强最轻的材料。也是最导电最透明的，生产成本高。有许多应用，通过启用触摸屏笔记本电脑，如发光二极管或液晶显示器，或有机发光二极管，或医学科学，如有机发光二极管显示和脱氧核糖核酸测序，扩展到电子产品。氧化石墨可以更便宜地生产。结果：氧化石墨烯。

虽然GO是一种受欢迎的二维材料，在许多学科和材料应用中引起了极大的兴趣，但这一发现使用微米级铝粉(Al)，即铝颗粒，将GO用作实际能源应用的有效轻质添加剂。直径为百万分之一米。

研究团队于10月在ACS Nano上发表了他们的研究成果。他们与RDECOM研究实验室、陆军企业研究实验室(ARL)、斯坦福大学、南加州大学、麻省理工学院和阿贡国家实验室合作。

这项新发表的工作标志着ARL在功能化粒子开发下的新能量学的开始，这是由吴志钦博士和詹尼弗戈特弗里德领导的几项新的杠杆计划。ARL正在与田纳西大学、德克萨斯理工大学、新泽西州皮卡汀尼的陆军研究、发展和工程中心以及空军研究实验室合作，建立一种新的研究方法来开发高质量的新型金属推进剂/炸药部件。为战士保护更多生命。

吴硕说：“由于铝(Al)理论上可以释放大量的热量(最高可达每克31千焦)，并且由于其天然的丰富性而相对便宜，Alpowders在能源应用中得到了广泛应用。然而，由于光吸收差，它们很难被光闪点燃。为了提高Al在点火过程中的光吸收，往往会混入重金属氧化物，会降低能量性能，”吴说。

纳米大小的铝粉(即直径为十亿分之一米)更容易被大面积的光学闪光点燃，这种闪光比传统的单点方法(如热线)释放热量更快。不幸的是，纳米铝粉非常昂贵。

在斯坦福大学郑小林教授的带领下，在ARL的吴志钦博士和詹尼弗戈特弗里德博士的支持下，该团队展示了Al/GO复合材料作为潜在推进剂/炸药组分的价值。这项研究表明，GO可以用一个光学闪光灯有效点燃Al，并以更快的速度释放更多的能量——从而显著提高Al的能量性能，超过更昂贵的纳米Al粉末。该团队还发现，通过改变GO含量，可以控制Al粉末的点火和燃烧，以达到所需的能量输出。

用高分辨率透射电子显微镜获得了显示Al/GO复合粒子结构的图像。吴，材料研究员，在武器材料研究致命材料部领导能量材料科学分子的等离子体研究。ARL董事会。吴说：“通过TEM等先进的显微镜观察，我们很高兴看到如何利用简单的机械混合工艺将Al颗粒包裹在GO片上。

除了斯坦福集团通过光学闪光灯加热Al/GO复合材料以增强燃烧效果外，ARL物理学家gottfried证明GO在微秒时间尺度上，即百万分之一秒增加了Al的反应量——这一系统类似于爆炸事件中爆炸能量的释放。利用高能材料激光诱导空气冲击技术(LASEM)产生的脉冲激光启动Al/GO复合材料时，Al/GO的放热反应加速激光诱导冲击速度超过纯Al或纯GO。gottfried认为，“Al/GO复合材料因此有可能增加军用配方的爆发力，增强燃烧或爆炸效果。”

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