现阶段已发展有数种较成熟的纳米铝合成方法，比如物理气相沉积法、机械研磨法和液相还原法等。

物理气相沉积法是利用电爆炸、激光-感应、等离子体或电子束辐射等加热方式使铝丝蒸发气化，然后在基片表面冷凝沉积形成薄膜，收集、粉碎得到纳米铝，该方法所制备的纳米铝纯度相对较高，粒径分布较窄，但设备要求较高。例如俄罗斯科学院的Kotov和Bkeetov等人在氢气中电爆炸铝丝和铜丝，合成了纳米铝[8]。在金属丝电爆炸过程中，能量的沉积特性往往决定了金属丝相态，其变化会显著地影响金属蒸汽和等离子体的物理状态，从而影响产物的特性，西安交通大学赵军平课题组针对不同沉积能量条件下氩气中铝丝电爆炸制备的纳米铝燃料进行了研究，掌握了沉积能量对纳米铝特性的影响规律[9]；华中科技大学宋武林教授课题组采用高频感应加热蒸发冷凝法制备了20、25、50 nm三种不同粒度的纳米铝[10]。

图1 铝丝电爆炸装置示意图和合成的纳米铝燃料扫描电镜图片[9]

机械研磨法是利用在球磨机中将颗粒金属粉末冲击研磨成微细的金属片，其产量高、工艺简单，但制备的纳米铝颗粒的晶粒尺寸不均匀，且易引入杂质。西安近代化学研究所赵凤起研究员课题组采用高能机械球磨固相化学反应合成出纳米铝[11]；南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中心邓国栋课题组采用立式球磨机，在乙酸乙酯溶剂中对平均粒径14 μm的球形铝粉进行球磨，制备了具有高活性的片状铝粉[12]。

液相化学反应法主要利用金属铝化合物与金属铝盐之间在合适溶剂中发生氧化还原反应制备纳米铝粉。比如，北京交通大学赵谡玲教授课题组在有机溶剂中采用氢化铝锂液相还原氯化铝合成出纳米铝[13]。

总的来说, 人们已经能采用数种方法合成出粒径均一、分散度较好的纳米铝燃料。然而现阶段合成的多为热力学稳定态的各向同性球形纳米铝，而对各向异性纳米铝的合成及性能研究还鲜有报道。除了尺度能影响材料的性能外，形貌、结构往往与性能之间也存在密切的关联，已有诸多研究报道证实各向异性（棒状、多面体状、线状、片状等）纳米铜、镍、钴、铁、钛等材料往往比各向同性球形结构表现出更加优异的性能和应用潜力[14,15]。美国陆军航空和导弹研发中心Halas教授课题组最近采用液相还原法合成了纳米铝二十面体[16]，该项工作为各向异性纳米铝的合成提供了新思路，并为后续研究各向异性纳米铝的相关热反应性能提供了可能。

图2 纳米铝多面体合成化学方程式和产物透射电镜图片[16]

3 纳米铝燃料活性保持途径论文网

纳米铝燃料具有极高的表面化学活性，易与外界的环境因素（温度、湿度、气氛等）发生相互作用，在其表面形成较高含量的惰性氧化膜，产生钝化和污染，从而丧失大部分活性，这为纳米铝粉的存储和应用带来了不利因素。因此，在制备出稳定的具有高活性的纳米铝的基础上，对纳米铝活性的保持是至关重要的[17]。

当前已经有一些途径保持纳米铝的活性，比如在贮存纳米铝的瓶子或袋子里充上惰性气体（如氮气、氩气等）, 密封保存；或用粘合剂或增塑剂贮存等[18]。

图3 环氧单体聚合包覆于纳米铝示意图[20]

现阶段最具代表性的方法是在纳米铝表面包覆一层物质，制备出复合纳米铝颗粒，防止纳米铝与环境中的气体分子发生作用。纳米铝表面包覆设计已经被证实是一种行之有效的途径。比如：美国宾夕法尼亚州立大学Matsoukas教授课题组采用化学蒸发沉积途径分别将异丙醇、甲苯、十八氟十氢萘等包覆于纳米铝燃料[19]，圣路易斯大学Buckner教授课题组将环氧单体聚合包覆于纳米铝燃料[20]，北京交通大学赵谡玲教授课题组将三苯基磷包覆于纳米铝燃料[13]，华中科技大学宋武林教授课题组将纳米碳膜包覆于纳米铝表面[21]，安徽工业大学朱宝忠课题组将硬脂酸包覆于纳米铝表面[22]，上述包覆处理在一定程度上都较好地保持了纳米铝燃料的活性，提高了活性铝的含量。 纳米铝燃料研究进展(2):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_201921.html