下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
固体火箭推进剂的先进程度，决定了各种导弹的体积和射程，固体燃料如改进一些，甚至能提高50%的射程。我国的空空导弹和美国的同射程导弹相比更粗、更长，这就是固体火箭推进剂的差距。固体火箭推进剂中使用高燃烧热的纳米金属燃料或燃料添加剂，能大幅度提高燃料的燃烧热和燃烧效率，提高燃烧稳定性，因此能够减轻燃料箱的体积和质量，并获得高的推力，大大降低火箭成本。
为了提高固体推进剂的能量，通常在固体推进剂中加入金属粉（尤其是铝粉）。含普通铝粉复合推进剂在固体发动机里燃烧时，铝熔化凝聚成铝凝滴，这些铝凝滴在发动机中通常不能完全燃烧，导致性能损失，因此在推进剂配方中添加纳米铝粉很有意义。在固体推进剂中用纳米铝粉取代部分普通铝粉，可以非常有效地提高燃速，减少粒子凝聚，促使铝粉完全燃烧。而在含有HMX的固体推进剂中用纳米铝粉取代部分普通铝粉，则效果更加明显。用纳米铝粉代替部分普通铝粉还会增加振荡频率并降低振幅，缓解燃速振荡，效果最明显的是简单的基于含能黏合剂和AP的配方中。含纳米铝粉的推进剂比含常规铝粉推进剂的燃速提高5—20倍。普通铝粉质量含量高于40％时已不能完全燃烧，而含42％—75％的纳米铝粉则以极高燃速燃烧。含纳米铝粉的AP基推进剂的燃气非常洁净，基本上没有残余物，而含普通铝粉的AP基推进剂有大量的凝聚相粒子和表面残余物。以纳米铝粉取代目前正在使用的微米级铝粉后，燃烧速率能提升数倍，燃烧更完全，燃烧效率更高，有更好的抗凝聚性能和好的点火性能，增加推进剂燃烧稳定性，提高推进剂燃烧速率，降低压强指数。
添加1％（质量）的纳米镍粉可使推进剂的燃烧效率提高100倍，同时提高燃速并降低临界压力。采用铅粉可提高推进剂的能量和燃烧稳定性；采用镁粉可提高火药的能量和改善其点火性能；因此，纳米金属粉在固体推进剂中的应用对推进剂性能的改善起着非常重要的作用。纳米金属粉还具有很多其他优良的特性，若能成功地用于固体火箭推进剂中，能极大地提高推进剂的燃烧性能。
铁、钴、镍等纳米金属及其化合物粉体不仅能吸收雷达波，而且能很好地吸收可见光和红外线，满足新型隐身材料“薄、轻、宽、强”等多项要求，即具备厚度薄、质量轻、隐身的频带宽、吸波性强等特点，可作为军事用高性能毫米波隐形材料、可见光——红外线隐形材料和结构式隐形材料，可显著提高飞机、坦克、舰船、导弹、鱼雷等武器装备的隐身性能。用于烟幕弹具有躲避红外线、微波等功能，从而达到真正的隐藏效果。
纳米粉体是一类非常有发展前途的高性能、多功能吸收剂，英、美等国都将其列入新一代隐身材料加以研究。美国研制出的第四代“超级黑粉”纳米吸波材料，对雷达波的吸收率达99%。美国F-117A、B2隐形战术轰炸机，F22、F35隐形战机均采用纳米吸波材料。法国研制出的一种由粘接剂和纳米填充材料组成的宽频微波吸收涂层，其主要吸波功能在于其中的Co、Ni与SiC一起粉碎为纳米级的粉料，制成薄膜后再叠合，这种由多层薄膜叠合而成的结构具有很好的磁导率，在50MHz—50GHz都具有良好的吸波性能。目前国外正在致力于研究可覆盖cm波、毫米波、红外、可见光等波段的纳米复合材料。
电子干扰与反电子干扰以及对抗红外成像制导的一种有效方法是采用红外辐射遮蔽剂，通过爆炸或者喷洒的方式将某些特定物质的纳米粉体在敌方红外探测器和我军事目标之间的空间区域内分散开。当我军事目标的红外辐射通过这片遮蔽物向远处传播时，受到这些纳米粉体的强烈吸收和散射，从而使敌红外系统不能对我目标成像。
纳米粉体的体积小，重力小，下沉慢，且布朗运动引起微粒的位移变大，使其能在空气中迅速地扩散开。因此，采用纳米粉体作为遮蔽剂可显著增加留空时间，满足遮蔽弹的战术要求。其次，纳米粉体在很宽的波段内具有强吸波性，并且可以通过控制其粒径的大小来调节其吸收波段范围。因此，它在电子对抗中有着广阔的应用前景。将几种不同粒径的纳米粉按一定配比组合可在红外波段产生良好的吸收效果。
银、铜、钴、镍纳米粉作为导电填料，制备导电涂料，用于电子产品可防止电磁泄漏和被侦测、抵御外来电磁干扰。
海军纳米抗菌长航服添加纳米银或纳米铜改性，主要用于高温高湿等特殊环境穿用，具有保障健康卫生防病的作用，能有效克服高温、高湿环境导致细菌、霉菌大量繁殖对艇员健康带来的危害。其他军种作战服、作训服等均可添加纳米银或纳米铜改性，对解决个人卫生和保持环境卫生，增强健康，提高部队战斗力具有重要的军事意义。
铜、铁、镍等纳米金属粉体以适当的方式分散于各种润滑油中从而形成一种均匀、稳定的悬浮液。这样，每升油中含有数十亿个金属颗粒，它们与固体表面相结合，形成超光滑的保护层，同时填塞微划痕，从而显著降低机械部件磨损，改善动力性，延长寿命，降低油耗，延长换油周期。可平均降低油耗8%—28%，延长润滑油换油周期1—2倍。使用纳米自修复润滑油可以显著提高作战车辆、飞机、舰艇的机动性，延长续航时间，有效降低故障维修率。
金属纳米粉体导电填料在电子产品中的重要作用。在当今这个高度信息化的社会，电子产品已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。然而，伴随着电子产品的普及，电磁辐射污染问题也日益凸显。电磁辐射不仅可能泄露个人隐私信息，还可能对人体健康造成潜在威胁。为了解决这一问题，科学家们不断探索和研究，发现银、铜、钴、镍纳米粉作为导电填料，制备导电涂料，具有显著的优势和应用价值。
首先，我们来了解一下这些纳米粉导电填料的基本特性。银、铜、钴、镍等金属纳米粉，具有优异的导电性能和稳定性，能够在制备导电涂料时发挥关键作用。当这些纳米粉体被添加到涂料中时，它们可以形成导电网络，使涂料具有良好的导电性能。在电子产品中，导电涂料的主要作用是防止电磁泄漏和被侦测，以及抵御外来电磁干扰。电磁泄漏是指电子设备在工作过程中产生的电磁波泄漏到外部空间，可能导致信息泄露和安全隐患。而导电涂料可以有效地吸收和屏蔽这些电磁波，保护设备内部信息不被泄露。此外，导电涂料还可以抵御外来电磁干扰，保证电子设备的正常运行。
除了保护个人隐私和设备安全外，导电涂料在防止电磁辐射污染方面也具有重要意义。电磁辐射污染已成为现代社会的一大难题，长期接触电磁辐射可能对人体健康产生负面影响，如头痛、失眠、记忆力减退等。导电涂料的应用，可以有效减少电磁辐射对人体的伤害，保护人体健康。
在实际应用中，导电涂料已被广泛应用于各种电子产品中，如手机、电脑、电视等。随着科技的不断发展，导电涂料的应用领域还将不断扩大。例如，在新能源汽车领域，导电涂料可用于电池包的屏蔽和防护，提高电池的安全性。在航空航天领域，导电涂料可用于飞机和卫星的电磁兼容性设计，确保设备在复杂电磁环境中的稳定运行。
铁、钴、镍纳米粉体作为重要的纳米材料，在高密度磁记录材料、导磁浆料、磁流体和永磁材料等领域中发挥着重要作用。随着信息技术的飞速发展，人们对数据存储密度的要求越来越高。传统的磁记录材料已经无法满足这一需求，而铁、钴、镍纳米粉的独特性质使其成为高密度磁记录材料的理想选择。纳米级的颗粒尺寸使得这些材料具有更高的磁化强度和更小的磁噪声，从而极大地提高了磁记录的密度和稳定性。此外，纳米粉体的高比表面积和良好的分散性也有助于提高磁记录材料的均匀性和稳定性。其次，铁、钴、镍纳米粉在导磁浆料中也发挥着重要作用。导磁浆料是一种用于电磁屏蔽和导电连接的材料，具有广泛的应用前景。纳米粉体的引入可以显著提高导磁浆料的导电性能和稳定性。同时，纳米粉体的小尺寸和高活性使得导磁浆料在固化过程中更容易形成均匀的导电网络，从而提高了材料的电磁屏蔽性能和介电性能。除此之外，铁、钴、镍纳米粉还被广泛应用于磁流体领域。磁流体是一种具有磁响应性的液体材料，可以在外部磁场的作用下实现快速响应和灵活控制。纳米粉体作为磁流体的主要成分，其磁性能和稳定性直接影响着磁流体的性能。通过精确控制纳米粉体的尺寸、形貌和表面性质，可以实现对磁流体性能的精确调控，从而满足不同领域的需求。最后，铁、钴、镍纳米粉在永磁材料中也具有广泛的应用。永磁材料是一种具有长期磁性的材料，被广泛应用于电机、传感器、磁力计等领域。纳米粉体的引入可以显著提高永磁材料的磁性能和稳定性。同时，纳米粉体的小尺寸和高活性使得永磁材料在制备过程中更容易实现均匀分散和致密化，从而提高了材料的磁性能和机械性能。
金属纳米粉体在催化领域展现出了巨大的应用潜力。金属纳米粉体因其超小的粒径和极高的比表面积，使得其表面原子数量大大增加。这些表面原子具有丰富的未饱和键和高活性，使得金属纳米粉体在催化反应中展现出极高的催化效率。与传统催化剂相比，金属纳米粉体可以在较低的温度和压力下实现高效的催化转化，从而节约能源、降低能耗。
此外，金属纳米粉体的催化效率还与其表面电子结构密切相关。纳米尺度下的金属微粒往往具有特殊的电子结构和能带结构，使得其在催化反应中能够更容易地吸附和活化反应物分子，从而加速反应进程。
金属纳米粉体在3D打印技术中的应用，特别是在高度复杂形状和结构制造中具有独特优势。随着科技的飞速发展，3D打印技术已成为现代制造业的重要支柱之一。而在这一领域中，金属纳米粉体的应用正逐渐展现出其巨大的潜力和价值。通过利用金属纳米粉体进行3D打印，不仅可以显著提高材料的致密性，还能大幅提升机械性能，为制造火箭发动机等高度复杂的形状和结构提供了全新的可能性。
金属纳米粉体材料在3D打印中的优势主要体现在以下几个方面：首先，金属纳米粉体具有极高的比表面积和活性，这意味着在打印过程中，金属纳米颗粒能够更紧密地结合在一起，形成更加致密的材料结构。这种致密性的提高不仅增强了材料的强度和硬度，还使得材料在承受高温、高压等极端环境下具有更好的稳定性和耐久性。其次，金属纳米粉体的应用还能显著提升3D打印制品的机械性能。由于纳米颗粒之间的紧密结合和优异的力学传递效应，使得金属纳米粉体制成的材料在拉伸强度、屈服强度、延伸率等关键机械性能指标上均表现出色。这些性能的增强使得3D打印制品能够更好地满足各种复杂应用场景的需求。最后，金属纳米粉体在3D打印中的应用为制造高度复杂的形状和结构提供了有力支持。传统的制造方法往往难以加工出火箭发动机等复杂形状的部件，而3D打印技术则能够轻松实现这一目标。通过精确控制金属纳米粉体的分布和排列，可以制造出具有高度复杂形状和结构的部件，为航天、汽车、医疗等领域的发展提供了强大的技术支持。
电子浆料
银、铜、钴、镍纳米粉作为导电填料，制备导电浆料用于大规模集成电路、小型化微电子器件等。
在润滑油领域，纳米粉体的应用已经成为一种创新的技术手段，为机械设备带来了显著的改善。通过向润滑油中添加铜、铁、镍等纳米粉体，我们能够有效地降低机械部件的磨损，提升动力性能，延长设备寿命，降低油耗，并延长换油周期。首先，纳米粉体在润滑油中能够形成超光滑保护层。这些微小的颗粒能够与固体表面紧密结合，填补微小的划痕和不平整，使机械部件在运行过程中更加顺滑。这种超光滑保护层不仅降低了摩擦系数，减少了磨损，还提高了机械部件的耐磨性，从而延长了设备的使用寿命。其次，纳米粉体能够填塞微划痕，进一步减少磨损。在机械设备运行过程中，由于摩擦和磨损，往往会产生微小的划痕。这些划痕如果不及时修复，会逐渐扩大，导致更严重的磨损。而纳米粉体正好能够填塞这些微划痕，起到修复和保护的作用，从而有效减缓磨损速度。此外，纳米粉体的添加还能显著改善润滑油的动力性能。由于纳米颗粒的特殊性质，它们能够在润滑油中形成稳定的悬浮体系，提高了润滑油的流动性和润滑性能。这使得机械设备在运行过程中更加顺畅，动力输出更加稳定，从而提高了整体的工作效率。同时，纳米粉体的应用还有助于降低油耗和延长换油周期。由于磨损的减少和动力性能的提升，机械设备的运行效率得到提高，从而减少了燃油的消耗。此外，由于纳米粉体的修复和保护作用，润滑油的使用寿命得到延长，换油周期也随之延长，进一步降低了维护成本。
金属及其化合物纳米材料在防护涂层领域具有很好应用前景。纳米材料如纳米硅粉、纳米氧化铝粉、纳米锌粉、纳米铝粉等，以其独特的物理和化学性质，为涂层提供了前所未有的性能提升。首先，纳米硅粉以其出色的耐高温性能，在防护涂层中发挥着重要作用。在高温环境下，传统的涂层材料往往会出现软化、变形甚至熔化等现象，而纳米硅粉则能够在高温下保持涂层的稳定性和完整性，有效防止基材受到热损伤。其次，纳米氧化铝粉以其优异的防腐蚀性能，广泛应用于各种腐蚀环境中。氧化铝具有良好的化学稳定性，能够有效抵抗酸、碱等化学物质的侵蚀。在防护涂层中加入纳米氧化铝粉，可以显著提高涂层的耐腐蚀性能，延长涂层的使用寿命。此外，纳米锌粉和纳米铝粉在防护涂层中的抗氧化和防水性能方面具有独特优势。它们能够与涂层中的其他成分发生化学反应，形成一层致密的氧化膜，有效隔绝空气中的氧气和水分子，从而防止涂层发生氧化和吸水反应。这种抗氧化和防水性能的提升，使得涂层能够在恶劣的气候条件下保持良好的使用性能。在实际应用中，纳米材料已被广泛应用于输油管道防腐涂层、船舶防护涂层等领域。例如，在输油管道中，由于输送的介质多为易燃易爆的石油产品，因此对涂层的防腐和耐高温性能要求极高。通过在涂层中加入纳米硅粉和纳米氧化铝粉，可以显著提高涂层的防腐和耐高温性能，确保输油管道的安全运行。而在船舶防护涂层中，纳米锌粉和纳米铝粉的抗氧化和防水性能得到了充分发挥，有效保护船体免受海水的侵蚀和氧化。
纳米粉体在塑料与橡胶工业中的多功能应用
纳米粉体，如铜、银、锌、硅和氧化铝等，以其独特的物理和化学性质，在塑料和橡胶领域展现出广泛的应用前景。这些纳米粉体不仅能够增强塑料和橡胶的性能，还能赋予它们多种特殊功能，如抗静电、导热、抗撕裂和耐磨等。首先，让我们深入了解这些纳米粉体如何提升塑料和橡胶的基本性能。在塑料制品中，纳米粉体的加入可以显著提高材料的强度、刚性和耐热性。例如，氧化铝纳米粉体在聚合物中的均匀分散，能够有效地增加材料的力学强度，并改善其热稳定性。在橡胶制品中，纳米粉体的应用则主要体现在提高橡胶的弹性和耐磨性。例如，硅纳米粉体的加入可以显著提高橡胶的耐磨性，延长其使用寿命。
除了基本性能的提升，纳米粉体还能赋予塑料和橡胶特殊的功能。在抗静电应用方面，银纳米粉体因其优异的导电性能而被广泛应用于抗静电塑料制品的制造中。银纳米粉体可以有效地分散在塑料基体中，形成导电网络，从而有效地防止静电的积累。在导热方面，铜和铝纳米粉体因其高导热性能而被用于制造导热橡胶和塑料。这些纳米粉体可以在材料中形成导热通道，提高材料的导热效率，使其在高温环境下保持良好的性能。
此外，纳米粉体在提高塑料和橡胶的抗撕裂性能方面也发挥着重要作用。锌纳米粉体的加入可以增强塑料和橡胶的抗撕裂能力，使其在受到外力冲击时不易撕裂。这一特性使得纳米粉体在制造高强度、高韧性的橡胶和塑料制品中具有广泛的应用。
金属纳米粉体在粉末冶金中作为粘合剂，用于制造硬质合金、金刚石工具、高温合金、防腐合金、永久磁性合金等冶金产品。应用于航空、航天、电器、机械制造、化学和陶瓷工业。
高温合金主要用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、高压压气机盘和燃烧室等高温部件，还用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石油化工设备以及煤的转化等能源转换装置。
硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。
磁性金属纳米粉体在医疗领域展现出了广阔的应用前景。
磁性金属纳米粉体可作为靶向药物载体。与传统的药物载体相比，磁性金属纳米粉体具有更高的药物负载能力和更好的靶向性。通过外部磁场的作用，可以精确地控制磁性金属纳米粉体在体内的分布和释放，从而实现对病变组织的精准治疗。这种药物载体不仅可以提高药物的治疗效果，还可以减少药物对正常组织的副作用，为医疗领域的发展带来了新的希望。
除了作为药物载体，磁性金属纳米粉体还可用于制作纳米抗菌服装、涂料等产品。纳米银粉和铜粉作为医疗抗菌剂，具有优异的抗菌性能。它们可以破坏细菌的细胞壁，抑制细菌的繁殖，从而达到抗菌的目的。将这种抗菌剂应用于服装、涂料等产品中，可以有效预防细菌感染，提高人们的健康水平。其次，磁性金属纳米粉体还有其他许多潜在的应用价值。例如，它们可以作为生物传感器，用于检测生物分子和细胞；还可以作为磁共振成像的造影剂，提高成像的清晰度和准确性。