基于多孔硅纳米线的含能材料的制备及性能调控

纳米多孔硅由于其海绵状的孔隙结构,氧化剂很难充分填充,导致多孔硅复合含能材料多为富燃料体系;同时其孔隙率难以调节,无法精确控制氧燃比.针对以上问题,以紧密排列的单层聚苯乙烯微球为模板,通过反应性离子刻蚀(Reaction IonEtching,RIE)技术结合金属辅助化学刻蚀(Metal-Assisted Chemical Etching,MACE)制备得到了形貌结构可控的多孔硅纳米线,通过控制RIE时间能够精准调节多孔硅复合体系的氧燃比,同时二维线状结构非常有利于氧化剂的高效填充.结果表明,在RIE时间为80 s,即硅纳米线直径为150 nm左右时,复合含能体系达到最佳化学计量反应平衡,能量输出最佳.同时,选用不同电阻率的硅片制备得到不同结构形貌的硅纳米线,电阻率越低,纳米复合含能体系中的硅纳米线结构越疏松多孔,不仅能够有效缩短传质传热距离,降低反应活化能,有利于增强反应放热;而且能提升燃烧性能,有利于点火,为硅基含能材料的发展提供了新的思路.