2  金属氢化物的研究现状

由于氢能的良好应用前景，各国一直非常重视氢能储存的研究，国内外已经报道的储氢方法有有机物储存、吸附的形式储存、金属储存等。而金属储氢材料是目前研究较为广泛、成熟的新型高性能大规模储氢材料之一，其储氢密度高、安全性好、适于大规模氢气储运，最重要的特性是能够可逆地吸、放大量氢气。从储氢材料的发展现状分析，现有的一些储氢材料并不是专门针对火炸药而研发的，但由于其反应活性较高，质量热值和密度较大，爆炸、燃烧过程可释放出大量的热能，部分金属储氢材料完全可用于高性能火炸药的燃料组分[10]。

金属及金属合金氢化物是伴随着氢能和环境保护在最近30年发展起来的新型功能材料,储氢能量密度大,可与液态和固态氢相比拟。氢以极高的浓度存在于金属中形成金属氢化物将氢气储存起来,再利用金属氢化物相变的可逆性,在必要时就可以把储存的氢放出来加以利用。主要的金属氢化物储氢材料有:镧(稀土)系列、钛铁系列、镁系列、锆(钒)系列等[11]。

经过30多年的研究,金属氢化物储氢技术和工艺已相对成熟,广泛应用于氢的储存和运输、氢的同位素分离、镍氢电池等各个领域[12]。金属氢化物储氢不仅具有安全可靠、无污染、储氢能耗低、单位体积储氢密度高等优点,还有将氢气纯化、压缩的功能,是目前最常用的储氢材料。

AlH3用于火炸药高能燃料组分的研究，早在20 世纪 60 年代中期前苏联就有过相关报道，据俄罗斯专家透露，最近俄罗斯已将其应用于固体推进剂和云雾爆轰炸药中，其 ADN/AlH3体系的新型高能推进剂实测比冲已突破300s（2940N·s/kg）。镁粉、镍粉等本身即可作为火炸药的高能组分，而氢则为高能清洁燃料。因此，镁与氢的有机结合体(MgH2等镁系储氢材料)用作高热值火炸药组分，将为高能火炸药研究带来新的思路。金属储氢材料，不仅是优良的储氢材料，还可作为新型火炸药高能组分，是具有广阔应用前景和巨大发展潜力的功能材料。经过几十年的发展，国内外在金属储氢材料的制备研究和应用研究方面均取得了一定的成就[13]。

3  金属氢化物在含能材料中的研究现状

金属氢化物用于含能材料的研究，早在60年代中期前苏联就有过相关报道[14]。以AlH3为例，含AlH3的推进剂比冲比含Be的推进剂高9.8~39.2 N·s/kg[15]。然而直到90年代，俄罗斯才解决了AlH3与其它组分的相容性问题，确保了使用的安全，将其应用于固体推进剂和云雾药剂中[16]。Selezenev等[17]认为含有MgH2和AlH3的硝酸铵，RDX和HMX比含有Mg，Al的相同炸药具有更高的爆速。Hradel[18]研究了MgH2对TNT，Tetryl和C-4几种炸药爆炸性能的影响，认为MgH2有助于提高有机非起爆炸药的做功能力。论文网

南京理工大学的姚淼，陈利平[19]等人在研究Mg(BH4)2和MgH2对RDX热分解特性的影响时，发现在加入Mg(BH4)2使RDX具有更高的表观活化能与指前因子，而MgH2使RDX的表观活化能与指前因子显著降低。MgH2的添加改变了RDX的分解机理，降低了RDX的热稳定性。根据GJB770B-2005中的差示扫描量热法，认为含有Mg(BH4)2的RDX安定性增加，含有MgH2的RDX安定性降低。同样得出RDX与Mg(BH4)2的相容性较好，与MgH2的相容性较差的结论。因而在实验操作与储存MgH2/RDX样品时需要注意安全，在进行较大样品量的混合前应该首先解决相容性差的问题。

山东轻工业学院化学工程学院和南京理工大学的刘磊力，李凤生[20]等人用差示扫描量热仪(DSC)研究了镁基储氢材料(Mg2NHi4，Mg2Cu-H和MgH2)对高氯酸铵(AP)及AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解性能的影响。结果表明，含量5%的镁基储氢材料对AP热分解过程具有明显的催化促进作用，与纯Cu和纯Ni对AP热分解的作用特点十分相似。含量1.3%的镁基储氢材料可以降低AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解过程的热分解温度，使分解热明显增加，表现出显著的增强促进作用。燃速测定结果表明，在8MPa下，含量1.3%的Mg2NHi4，Mg2Cu-H和MgH2可以分别使AP/Al/HTPB复合固体推进剂的燃速提高3. 5%、14. 4%和13. 9%。镁基储氢材料对AP和AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解的作用效果与其含氢量有关，MgH2的含氢量大，作用效果好，催化作用最强。镁基储氢材料主要通过催化AP/Al/HTPB复合固体推进剂中AP的热分解，表现出AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解具有较好的催化效果。