北京
发展国防科学技术，建立强大的国防，是国家的重要战略任务。武器装备是国防科技系统的重要组成部分，其先进性直接关系一个国家的军事实力。含能材料是武器装备的重要物质基础，常规武器大多以含能材料为能量源。因此，先进含能材料的开发和应用能力直接关系武器装备的射程和威力。同时，含能材料也是国民经济发展的重要材料。含能材料在矿业开采等方面的应用极大地节约了人类劳动力；应用于石油开采的射孔弹是油气开采不可或缺的装备之一；应用于汽车安全气囊的气体发生剂也是一类化学含能材料。因此，含能材料是国防科技和国计民生必需的材料之一。
含能材料是一类含有爆炸性基团或含有氧化剂和可燃物、能独立进行化学反应并输出能量的化合物或混合物。固体推进剂是一类复合含能材料，是导弹武器系统的动力能源材料，在军事和航天技术发展中起着重要作用，其性能直接影响导弹的作战效能和火箭的运载能力。作为一种化学推进剂，固体推进剂分为均质推进剂(双基推进剂)和异质推进剂(复合推进剂、改性双基推进剂)。固体推进剂的主要成分有燃料、氧化剂、黏合剂、增塑剂及各种功能助剂，通过燃烧释放其化学能，借助固体发动机转化为动能。因此，燃烧性能是影响固体发动机弹道性能的重要因素。固体推进剂的燃烧性能包括点火性能、稳态燃烧、非稳态燃烧、侵蚀燃烧、燃烧效率及熄火性能等。稳态燃烧是发动机工作的核心过程，维持必要时长的稳态燃烧是固体发动机应满足的基本要求。
随着科学技术的日新月异，纳米技术在推进现代科技不断进步和人民群众对美好生活向往的更高要求中发挥着不可或缺的作用。纳米材料特有的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，使其在力学性能、磁性、介电性、超导性、光学等方面展现特性，在光电学、医药学、环保、化工、建筑、军事等领域具有广阔的应用前景。
金属氧化物，如 Fe2O3、CuO 和 Bi2O3等作为燃烧催化剂应用于固体推进剂，纳米化可提高其催化活性。纳米金属氧化物与纳米铝粉复合获得的纳米铝热剂，又称为超级铝热剂或亚稳态分子间复合物，是一类重要的纳米含能材料。与传统铝热剂相比，纳米铝热剂具有高能量密度、高燃速、低扩散距离等优良性能，可广泛应用于诸多军用(如火炸药、推进剂、烟火剂、火工药剂、武器弹药、电点火、含能表面涂层等)和民用(如石油射孔弹、汽车安全气囊气体发生剂、爆炸切割、纳米焊接等)领域。
不同形貌Fe2O3的晶体生长过程示意图
十五年来，课题组在纳米氧化物及其铝热剂的制备与性能研究、纳米氧化物及其铝热剂应用于固体推进剂研究等方面做了大量细致入微、高能高效、精密精准的研究，积累了大量的一手资料和丰富的研究经验，在纳米氧化物的制备、形貌调控及表征方面的工作成效日益显著。特别是高等学校博士学科点专项科研基金(博导类：超级铝热剂的制备、性能及量子化学研究，20126101110009)、国家自然科学基金面上项目(纳米氧化物的形貌对超级铝热剂在推进剂中燃烧性能的影响，21373161)、留学人员科技活动择优资助项目(高反应性能纳米铝热剂的制备及性能研究)，以及与西安近代化学研究所开展的合作项目(纳米含能材料的制备及量化计算研究、不同形貌金属氧化物及其超级铝热剂的制备和性能研究、金属和金属氧化物与含能材料分子之间相互作用的量子化学研究)的开展，极大地促进了谋划研究谱系、拓展研究领域、凝聚研究共识、延展研究成果。
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本书对纳米金属氧化物及其铝热剂作为纳米燃烧催化剂在含能材料领域的应用进行系统介绍。全书共6章，首先，介绍纳米燃烧催化剂的背景和发展历程；其次，介绍纳米金属氧化物、铝热剂型燃烧催化剂的制备与表征；再次，在结构组成研究的基础上，详细探讨纳米金属氧化物、铝热剂对含能材料热分解性能的影响，通过差示扫描量热法及热重-红外联用技术提出含能材料的热分解历程；最后，优选用于复合固体推进剂的最佳燃烧催化剂，探讨纳米金属氧化物及其铝热剂的催化燃烧特性。
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（本文编辑： 王芳）
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