镁基储氢材料在含能材料中的应用

　第３９卷第３期

２０１６年０６月火炸药学报ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆ＰｒｏｐｅｌｌａｎｔｓＤＯＩ：１０．１４０７７／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７‐７８１２．２０１６．０３．００１

镁基储氢材料在含能材料中的应用

陈　曦１，邹建新１，２，曾小勤１，２，丁文江１，２

（１．上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心，上海２００２４０；２．上海交通大学

金属基复合材料国家重点实验室，上海２００２４０）

摘　要：根据化学结构不同将镁基储氢材料分为镁基储氢合金氢化物、氢化镁和镁基配位氢化物３类，分别介绍了３类镁基储氢材料在含能材料中应用的研究进展；分析了镁基储氢材料在含能材料中的应用前景和存在的问题；介绍了计算机模拟技术在研究镁基储氢材料对推进剂热分解影响中的应用情况。结果显示，镁基储氢材料能够通过促进含能材料的热分解过程提升其能量水平，同时其较高的热稳定性有利于改善含能材料组分的相容性和安定性。镁基储氢合金氢化物、氢化镁和镁基配位氢化物均可显著提高固体推进剂和炸药的应用性能。因此，镁基储氢材料在含能材料领域具有广阔的应用前景。附参考文献４７篇。

关键词：含能材料；镁基储氢材料；镁基储氢合金氢化物；氢化镁；镁基配位氢化物；固体推进剂

中图分类号：ＴＪ５５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７‐７８１２（２０１６）０３‐０００１‐０８

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ＣＨＥＮＸｉ１，ＺＯＵＪｉａｎ‐ｘｉｎ１，２，ＺＥＮＧＸｉａｏ‐ｑｉｎ１，２，ＤＩＮＧＷｅｎ‐ｊｉａｎｇ１，２（１．ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＬｉｇｈｔＡｌｌｏｙｓＮｅｔＦｏｒｍｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｔａｌＭａｔｒｉｘＣｏｍｐｏｓｉｔｅ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｍｇ‐ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ：Ｍｇ‐ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｌｌｏｙｈｙｄｒｉｄｅｓ，ＭｇＨ２ａｎｄＭｇ‐ｂａｓｅｄｍｅｔａｌｃｏｍｐｌｅｘｈｙｄｒｉｄｅｓ．Ｔｈｅｒｅ‐ｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｃａｔｅｇｏｒｉｅｓｏｆＭｇ‐ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉ‐ａｌｓｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓａｎｄｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆＭｇ‐ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｅｎ‐ｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆＭｇ‐ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｒｅ‐ｖｅａｌｔｈａｔＭｇ‐ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｃａｎｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｒｅｎｅｒｇｙｌｅｖｅｌａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＭｇ‐ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｅｎ‐ｈａｎｃｅｓｔｈｅｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｍｇ‐ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｌｌｏｙｈｙｄｒｉｄｅｓ，ＭｇＨ２ａｎｄＭｇ‐ｂａｓｅｄｍｅｔａｌｃｏｍｐｌｅｘｈｙｄｒｉｄｅｓｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｏｌｉｄｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓａｎｄｅｘ‐ｐｌｏｓｉｖｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅＭｇ‐ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｂｒｏａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｅｎｅｒ‐

ｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｗｉｔｈ４７ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｍｇ‐ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｍｇ‐ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｌｌｏｙｈｙｄｒｉｄｅｓ；ＭｇＨ２；Ｍｇ‐ｂａｓｅｄｍｅｔａｌｃｏｍｐｌｅｘｈｙｄｒｉｄｅｓ；ｓｏｌｉｄｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ收稿日期

：２０１５‐１１‐２３；　修回日期：２０１６‐０５‐０５基金项目

：上海市基础重点项目（１４ＪＣ１４９１６００）；上海交通大学‐航天八院联合基金作者简介

：陈曦（１９８５－），男，博士研究生，从事镁基储氢材料研究。Ｅ‐ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｘｉ４１４２＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：邹建新（１９７８－），男，博士，教授，从事先进能源材料研究。Ｅ‐ｍａｉｌ：ｚｏｕｊｘ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ引言

氢是高能量密度、储量丰富、清洁的绿色新能

源，日益受到关注。作为未来主要的二次能源之

一，氢的燃烧值高达－１２１０６１ｋＪ／ｋｇ，高于甲烷、汽

油、乙醇和甲醇。由液氧和液氢组成的推进剂所产

生的比冲高达３８２２Ｎ?ｓ／ｋｇ（３９０ｓ）［１］，可见，氢非常适用于含能材料。然而氢的贮存、运输和使用需要高压、低温等特殊条件，其技术复杂、成本高且不安全。因此，要在固体推进剂、炸药等含能材料中引入氢能，利用安全可靠的高容量储氢材料是最可行的方法之一。储氢材料包括苯和甲苯有机液体氢化物、超级１