镁基储氢材料在含能材料中的应用

陈　曦, 邹建新, 2, 曾小勤, 2, 丁文江, 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)



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

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、超级活性炭、碳纳米纤维和碳纳米管的纳米碳材料，镁系、镧(稀土)系、钛铁系、锆系等金属及合金氢化物，以及多孔聚合物等。在这些储氢材料中，金属氢化物具有比纯金属更高的燃烧热，其在含能材料中的应用引起广泛关注。目前，金属氢化物在含能材料中的应用主要偏重于固体推进剂。AlH3和BeH2是两种典型的金属氢化物[2]。BeH2反应后的产物具有毒性，使其应用受到很大限制。AlH3虽然已被应用于固体推进剂中，但是其自身却存在许多不足[3]，例如在空气中容易氧化、对水敏感、化学稳定性和热稳定性差、与推进剂中的氧化剂和黏结剂的相容性差、在生产和贮存过程中有一定的危险性、容易老化失效、摩擦感度低等。这些缺点为其实际应用带来诸多不便。

镁基储氢材料是具有发展前途的储氢材料，按照化学结构不同可分为镁基储氢合金氢化物、氢化镁、镁基配位氢化物(硼氢化镁、铝氢化镁和氨基镁)等。相对于其他金属储氢材料，镁基储氢材料具有以下优点：(1)储氢量很高，如MgH2的储氢量为7.6%，Mg2NiH4的储氢量为3.6%，Mg(BH4)2的储氢量高达14.8%[4-5]；(2)镁金属资源丰富，价格低廉；(3)镁基储氢材料吸放氢平台好，即镁基储氢材料所含的大部分氢均可在稳定的压力范围内放出，使得在使用中氢的利用率高；(4)燃烧后对空气污染少；(5)氢化物较稳定，放氢需要较高的温度，大多数镁基储氢材料的放氢温度都在200℃以上。

将镁基储氢材料添加到含能材料中，能显著提高含能材料的能量水平。此外，相比其他金属储氢材料，镁基储氢材料具有更高的化学稳定性和热稳定性，在其应用于含能材料的生产和贮存过程中不易发生分解，降低了安全隐患。因此，镁基储氢材料在含能材料中具有良好的应用前景。

本文从镁基储氢材料的不同种类出发，总结了镁基储氢合金氢化物、氢化镁和镁基配位氢化物3类镁基储氢材料在固体推进剂和炸药中应用的研究现状、发展方向和应用前景。

1镁基储氢合金氢化物

储氢合金氢化物是一类由过渡金属元素与氢反应生成的间隙型化合物。按照与氢反应的特征不同，组成储氢合金的金属元素可以分为两大类：一类是放热型金属(以A表示)，包括IA-VB族元素，它们与氢的反应为放热反应(ΔH<0)，能形成稳定的氢化物；另一类是吸热型金属(以B表示)，包括ⅥB- ⅧB族(Pd除外)过渡金属元素，与氢的反应为吸热反应(ΔH>0)，不形成氢化物，但氢很容易在其晶格中迁移。按照元素A与B的不同比例，储氢合金分为AB5型(稀土系)、AB2型(锆系)、AB型(钛系)和A2B型(镁系)4类。镁基储氢合金氢化物的组成可概括为Mg2HxLy，其中L代表除Mg以外的一种或几种活性金属(如Al、Ni、Cu、Mn、La、Co、Li、Zn、Fe等)。由于镁系合金的储氢量相对较高，如Mg2NiH4的储氢量可达3.6%，放氢温度在250℃左右，热稳定性好，释放出的氢气不仅能够提供高的燃烧热，而且可以促进固体推进剂的燃烧。与此同时，其中的活性金属Mg的燃烧热值高达-24773kJ/kg，也是较为常用的固体推进剂的金属燃料。因此，其又能进一步提高推进剂的燃烧热。目前，研究人员将镁基储氢合金氢化物应用于固体推进剂和炸药中，已经取得一定的研究成果。

刘磊力等[6-7]采用置换-扩散法制备镁铜合金储氢材料(Mg2Cu-H)和镁镍合金储氢材料(Mg2NiH4)，其储氢量分别为2.6%和3.6%。研究发现，Mg2Cu-H和Mg2NiH4对高氯酸铵(AP)热分解过程都具有显著的促进作用，使得AP高温热分解温度降低，热分解速率加快，分解热明显增大。加入质量分数5%的Mg2Cu-H或Mg2NiH4使AP的分解热由0.436kJ/g分别增至1.250和1.293kJ/g。镁基储氢合金材料的加入量与其对AP热分解的促进作用成正比。之后，刘磊力等[8-9]又研究了Mg2Cu-H和Mg2NiH4的加入对AP/Al/HTPB复合固体推进剂的影响。结果表明，加入质量分数1.3%的Mg2Cu-H或Mg2NiH4后，推进剂的放热峰温分别降低了41.7和10.4℃，其分解热由1.94kJ/g分别增至3.54和3.86kJ/g。燃速测定结果表明，加入质量分数1.3%的Mg2Cu-H和Mg2NiH4分别使AP/Al/HTPB燃速提高了14.4%和3.5%。由此可见，镁基储氢合金氢化物对AP/Al/HTPB复合固体推进剂的热分解过程也具有显著的促进效果。

支春雷等[10]也得到类似上述的实验结果。加入质量分数5%的Mg2NiH4或Mg2Cu-H能使AP的高温放热峰分别降低84.4和110.4℃，但Mg2NiH4和Mg2Cu-H阻碍了AP的低温分解。对于AP/HTPB推进剂，加入Mg2NiH4或Mg2Cu-H也能显著改善其燃烧性能，使其高温放热峰分别降低了9.6和41.7℃，分解热增至3.86和3.54kJ/g，低温分解却没有显著变化。

杜雨雷等[11]采用机械合金化法得到非晶态的Mg-Ni储氢合金，将该合金粉末吸氢至饱和(储氢量约2.6%)，得到非晶态的Mg-Ni-H粉末。研究发现，添加不同含量的Mg-Ni-H对于AP的晶型转变基本没有影响。Mg-Ni-H的添加使得AP的分解热明显增加，分解速度和分解反应的剧烈程度远大于纯AP。通过分析Mg-Ni-H的加入对AP热分解的促进效应，表明随着温度升高，Mg-Ni-H开始释放氢气并吸收热量，使得AP晶体温度下降，低温分解被推迟，分解温度升高。进入高温分解阶段后，释放的氢气极易与HClO4的分解产物发生反应，促进了高温分解的发生，使得高温分解温度降低。

封雪松等[12]利用镁铝硼体系和镁硼体系储氢合金氢化物(储氢量分别为1.1%和4.3%)替代纯铝，在RDX基炸药中加入质量分数30%的含镁基储氢合金氢化物，并通过水下爆破实验测得该炸药的比冲能和比气泡能，以两种能量的总和作为水下爆炸的总能量。结果表明，相对于含铝炸药，这两种炸药的比气泡能分别提高了9.3%和5.1%，总能量分别提高了7.0%和3.0%。在此基础上分析其反应机理，发现储氢合金中的氢元素通过燃烧放热产生水蒸汽并促进铝、硼金属的氧化这两方面的作用来提高爆炸的总能量。

窦燕蒙等[13-17]通过球磨法制备Al包覆的MgNiB基储氢合金，氢化后其储氢量为1.0%，密度为2.371g/cm3。氧弹分析仪的测定结果表明，其实际燃烧热为-31525kJ/kg，燃烧效率为94.32%，均明显高于Al。进一步研究发现，其对AP的热分解具有吸附和促进两种作用，将其加入以HTPB、GAP和PET分别作为黏合剂的复合固体推进剂中，可使推进剂点火延迟时间缩短，而爆热、燃速、燃面温度和气相燃烧性能都有大幅提高。

同时，窦燕蒙等[13-17]对加入质量分数17%的MgNiB基储氢合金氢化物后所引起的复合固体推进剂的感度变化进行了系统表征。结果表明，储氢合金颗粒的破散会消耗一部分能量，使撞击作用力和摩擦作用力沿合金表面迅速传递，降低局部热点的形成几率，从而降低了推进剂的感度。此外，储氢合金在温度大于150℃(远小于推进剂的热分解温度)时就开始放氢，其放氢吸热过程降低了推进剂中的局部热点形成几率。因此，AP/镁基储氢合金氢化物/HTPB和AP/镁基储氢合金氢化物/GAP这两种复合固体推进剂的撞击感度和摩擦感度有所降低。但是，对于AP/镁基储氢合金氢化物/PET复合固体推进剂，储氢合金在其中具有更高的反应活性，增加了推进剂内部热点的形成几率，因此该体系的感度略有提高。

综上，以镁镍和镁铜合金氢化物作为固体推进剂和炸药的添加剂或者替代复合固体推进剂中的金属燃料，是目前镁基储氢合金氢化物在含能材料中应用的主要方式。以上研究结果表明，镁基储氢合金氢化物的确在一定程度上促进了推进剂和炸药的热分解，并且其释放的氢气也能作为高能燃料，这两种作用都能提高推进剂和炸药的能量水平。但是，这些镁基储氢合金氢化物的储氢量较低，均不超过5%。为进一步提高推进剂和炸药的能量水平，需要储氢量更高的镁基合金氢化物。Mg2FeH6和Mg2CoH5的储氢量分别可达5.5%和4.5%，而且Fe、Co本身对推进剂和炸药的热分解过程也具有较好的促进效果。因此，Mg2FeH6和Mg2CoH5在提高推进剂和炸药的能量水平方面可能会有更优异的表现。同时，必须充分研究镁基合金氢化物与推进剂、炸药中各组分之间的相容性、安定性，掌握其对推进剂和炸药的燃速、能量以及物化性质等特征的影响，在此基础上才能充分了解这些新型镁基合金氢化物在推进剂和炸药中的应用效果和使用价值。

2氢化镁

作为单一轻金属氢化物，氢化镁(MgH2)的密度为1.45g/cm3。其储氢量为7.6%，远高于镁基储氢合金氢化物和其他金属氢化物。同时，MgH2的放氢反应焓变为74.5kJ/mol H2，放氢温度在300℃左右，使得MgH2具有较高的热稳定性。因此，MgH2非常适合作为固体推进剂和炸药的组分。

Selezenev等[18]认为，含有MgH2的硝酸铵(AN)、RDX和HMX比含有Mg的相同炸药具有更高的爆速。Hradel等[19]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作功能力。刘磊力等[8]也研究了MgH2对AP/Al/HTPB复合固体推进剂性能的影响，发现添加质量分数1.3%的MgH2使该推进剂的燃速提高了13.9%，优于Mg2NiH4和Mg2Cu-H。

上海交通大学邹建新课题组[20-24]采用直流电弧等离子体制粉加高压氢化法制备了纳米MgH2和添加稀土的MgH2。李龙津等[24]分析了纳米MgH2和添加铒(Er)的纳米MgH2对 AP热分解的影响。结果表明，两种材料都能有效促进AP的低温和高温分解过程，尤其使高温分解峰温下降了约80℃，分解热分别增至1.19和1.11kJ/g，是纯AP分解热的2倍多。其热分解反应过程也更为剧烈。南京理工大学研究人员利用上海交通大学提供的纳米MgH2，研究了其对多种炸药热分解过程的影响。姚淼等[25]在RDX中加入MgH2，结果表明，MgH2使RDX的分解热从159. 22kJ/mol降至133. 69kJ/mol。MgH2与RDX的相容性较差，为3级。同时，MgH2的加入也降低了RDX的安定性。在此基础上，在MgH2作为RDX的高能添加剂以前，必须首先提高其与RDX的相容性以保证试验和存储过程的安全。魏亚杰等[26]发现，加入MgH2后AN的初始反应温度大大降低。然而，该反应所对应的不是AN的热分解反应，而是MgH2自身与AN发生了反应。此反应发生之后，随着温度的升高，剩余的AN才会发生热分解反应。因此，其总的分解热会下降，不利于爆炸反应。靳丽美等[27]通过氧弹量热法和DSC法研究了MgH2对硝化棉燃烧性能的影响，发现加入MgH2能提高硝化棉体系的燃烧热，其增量与MgH2的添加量成正比。加入质量分数5%的MgH2后，硝化棉体系的燃烧热提高了6.5%。然而，随着MgH2添加量的增多，硝化棉体系的燃烧效率呈先上升后下降趋势。当MgH2质量分数为2%时，该体系的燃烧效率最高。

刘晶如等[28-31]采用机械合金法制备了含Al的MgH2，其储氢量为5.8%，密度为2.4763g/cm3，实际燃烧热为-30359kJ/kg，燃烧效率达到94%。含Al的MgH2实际燃烧热和燃烧效率远高于同粒度的超细铝粉。用其取代AP/Al/HTPB复合固体推进剂中的铝粉，可以大幅提高推进剂的理论能量水平。当含Al的MgH2质量分数达到22%时，该推进剂的理论比冲出现极值。与纯Al相比，其最大理论比冲量提高了51.04N·s/kg，涨幅为1.96%；特征速度也提高了28.7m/s，涨幅为1.8%。同时，研究人员利用DSC研究了含Al的MgH2与固体推进剂常用含能组分AP、CL-20、1/1-NG/DEGDN、NC的相容性。结果表明，含Al的MgH2与这些含能组分均具有较好的相容性。

程扬帆等[32-37]发现MgH2能够显著提高乳化炸药的爆炸威力。与玻璃微球型乳化炸药相比，MgH2型水解敏化储氢乳化炸药的水下爆炸冲击波总能量为3341.2kJ/kg，增加了32%；猛度为18.6mm，提高了15.5%；爆速为5023m/s，增加了8.3%。通过实验研究与理论分析发现，MgH2型水解敏化储氢乳化炸药的爆轰反应程度高于传统乳化炸药，这是其爆轰性能优于传统乳化炸药的主要原因。MgH2型水解敏化储氢乳化炸药的爆轰反应机理与传统乳化炸药也有所不同，在乳化炸药爆轰反应过程中还伴随着MgH2的放氢反应和H2的爆炸过程。为了提高MgH2的抗水性能，研究人员对MgH2进行了石蜡包裹法处理，制备的MgH2型复合敏化储氢乳化炸药具有很好的贮存稳定性。实验结果表明，贮存5个月后，玻璃微球型乳化炸药的水下爆炸冲击波压力峰值比贮存前减小31.13%，而MgH2型水解敏化储氢乳化炸药和MgH2型复合敏化储氢乳化炸药水下爆炸冲击波压力峰值分别只减小了1.20%和1.09%。

综上，目前在相关领域研究的单一金属氢化物中，MgH2不但拥有相对较高的热稳定性，而且还具有高于镁基合金氢化物以及其他金属氢化物的储氢量，被认为是新一代固体推进剂和炸药的高能组分。理论研究表明，用MgH2代替复合固体推进剂中的金属燃料组分，可提高其能量水平。同时，作为炸药的高能添加剂，MgH2也能显著提高其爆炸威力。然而，MgH2与固体推进剂和炸药各组分之间的相容性和安定性，以及MgH2加入后对固体推进剂或炸药感度的影响等相关问题还缺乏广泛深入的研究。同时针对MgH2的防水性能和抗氧化性能不佳的问题，需要发展MgH2表面改性方法，提高其贮存稳定性，降低维护成本，延长使用寿命。除此之外，MgH2高昂的制备成本也阻碍了MgH2在固体推进剂和炸药中的深入研究和广泛应用。上海交通大学掌握了直流电弧等离子体制粉加高压氢化法制备纳米MgH2和添加稀土的纳米MgH2的工艺流程，大幅提高了MgH2的储氢性能，同时也大幅降低了MgH2的生产成本，为MgH2在固体推进剂和炸药中的推广应用提供了可能。

3镁基配位氢化物

配位氢化物是指由金属阳离子和含氢配位阴离子构成的复杂氢化物，主要有金属硼氢化物、铝氢化物和氮氢化物等3类。对应的镁基配位氢化物分别为Mg(BH4)2、Mg(AlH4)2和Mg(NH2)2。在固体推进剂燃烧条件下，金属氮氢化合物不易放出氢气，而且很容易分解产生氨气。因此，与Mg(BH4)2和Mg(AlH4)2相比，Mg(NH2)2不适宜作为推进剂燃烧过程中的氢源，在固体推进剂中的应用潜力较小，国内外也鲜有报道。Mg(BH4)2和Mg(AlH4)2一般通过对应的钠基和锂基的配位金属氢化物和MgCl2发生离子交换反应来获得[38-39]。相对于其他镁基储氢材料，它们的储氢密度较高，因此逐渐受到固体推进剂和炸药研究领域的关注。

Mg(BH4)2的储氢量为14.9%，其放氢反应的焓变约为37kJ/mol H2[40-41]，远低于镁基合金氢化物和MgH2。已有很多学者对其合成方法和放氢性质进行过研究。Li等[39]曾利用TG-DTA-QMS联用技术，研究了在氦气流量为150mL/min、升温速率5.0℃ /min下高温相β-Mg(BH4)2(较高温度下结晶析出的Mg(BH4)2)的脱氢行为，认为β-Mg(BH4)2在227℃时开始放氢。Chlopek等[42]对低温相α-Mg(BH4)2(较低温度下结晶析出的Mg(BH4)2)在50mL/min氦气流量下进行DSC测试得出Mg(BH4)2在193℃发生了由α到β的晶型转变，290℃时Mg(BH4)2开始放氢吸热。总的来说，相对于镁基合金氢化物和MgH2，Mg(BH4)2能在较低的温度下分解释放氢气。

由于以Mg(BH4)2为代表的金属硼氢化物具有远高于镁基储氢合金的储氢量和适中的热稳定性，早在20世纪80年代初，Fifer等[43]就提出金属硼氢化物有助于提高推进剂的燃烧速率并使推进剂更容易点燃。然而，对于金属硼氢化物在推进剂中应用研究的报道较少。进入21世纪后，南京理工大学和上海交通大学合作，通过液相离子交换反应法成功合成出Mg(BH4)2，并在此基础上研究了其在炸药中的应用。魏亚杰等[26]研究发现Mg(BH4)2对AN的热分解过程影响不大，并且其分解热没有明显变化。姚淼等[44]研究发现，相对于MgH2对RDX分解热的负影响，Mg(BH4)2使RDX的分解热从159.22kJ/mol增至180.27kJ/mol。与此同时，Mg(BH4)2使RDX的安定性也有所提高。随后，姚淼等[45]采用DSC和ARC研究了Mg(BH4)2对TNT热分解过程的影响。结果发现，因为Mg(BH4)2引入还原性的氢原子，减小了TNT中甲基的氧化机会，导致DSC曲线上的TNT分解放热峰消失，取而代之的是一个缓慢宽化的放热过程。同时，由于氢原子的存在促进了TNT中N-O键的断裂，提高了TNT的反应活性，降低了起始分解温度。

随着科技的发展，计算机模拟技术也被用于研究镁基储氢材料对各种推进剂热分解的影响。裴江峰等[46]设计了AP/金属氢化物/p(BAMO-AMMO)复合固体推进剂体系，研究了金属氢化物对3,3-叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)与3-甲基-3-叠氮甲氧基氧杂环丁烷(AMMO)嵌段共聚物p(BAMO-AMMO)基推进剂的能量特性影响，计算了用不同的金属氢化物逐步取代AP时的标准理论比冲变化规律，同时也与含CL-20的四组元p(BAMO-AMMO)基推进剂配方体系的标准理论比冲进行了比较。研究发现，Mg(AlH4)2和MgH2的质量分数大于15%时，对推进剂能量的贡献高于Al，并且其产生的贡献与加入量呈正比；对含CL-20的四组元推进剂而言，结论相似。当Mg(AlH4)2和MgH2的质量分数大于13%时，其促进作用超过Al。李猛等[47]也用相同的方法，研究了含金属氢化物对丁羟三组元和四组元推进剂的影响。结果发现，Mg(AlH4)2和MgH2能够提高推进剂的能量水平。HTPB三组元和四组元推进剂体系中，Mg(AlH4)2和MgH2对标准理论比冲的贡献均大于Al，并且存在能量特征参数的最优值。Mg(AlH4)2逐步替代复合推进剂中的Al，标准理论比冲增加率最大为0.7%。

综上，在镁基储氢材料中，镁基配位氢化物的储氢量最高。镁基配位氢化物的应用有望最大程度地提高固体推进剂和炸药的能量水平。但是，对于这类氢化物的研究工作起步较晚，制备工艺不成熟，对其吸放氢机理的认识也不充分，阻碍了其在固体推进剂和炸药中的应用。目前，镁基配位氢化物用于固体推进剂和炸药的报道也较少。以上研究成果表明，Mg(BH4)2在大幅提高炸药分解热的同时，也有利于提高其安定性。然而，对于镁基配位氢化物在各类固体推进剂和炸药中所起作用的机理，与固体推进剂和炸药组分之间的相互作用导致的安定性、相容性和感度的变化，以及其对固体推进剂的燃速、比冲、能量以及物化性质等特征的影响亟待深入系统的研究。

4结束语

目前，镁基储氢材料在含能材料中的应用主要集中在固体推进剂和炸药两大领域。镁基储氢材料不仅可以作为固体推进剂和炸药的高能组分，而且能促进固体推进剂和炸药中其他高能组分的热分解，从而提高固体推进剂和炸药的能量水平。其在含能材料中的研究现状和今后的研究重点总结如下：

(1)镁基储氢合金氢化物的储氢量偏低，对固体推进剂和炸药的能量水平的提升幅度不高。但是，其含有的活性元素对能量释放过程具有一定的调节作用，并且制备工艺成熟，生产成本较低，能使固体推进剂和炸药维持较低的感度。通过进一步系统研究其对固体推进剂和炸药的长贮稳定性和力学性能等的影响，镁基储氢合金氢化物有望在固体推进剂和炸药中得到实际应用。

(2)相对于镁基储氢合金氢化物，MgH2具有更高的含氢量，能更有效地提升固体推进剂和炸药的能量水平。然而，对于MgH2的改性处理和制备工艺需要深入研究。在满足固体推进剂和炸药对其相容性以及对水氧敏感度的要求并降低其生产成本之后，MgH2在固体推进剂和炸药中将会有广阔的应用前景。

(3)镁基配位氢化物是储氢量最高的一类镁基储氢材料，其不仅能大幅提高炸药的能量水平，还能显著提高炸药的安定性并降低其感度。在固体推进剂和炸药的应用中，镁基配位氢化物最具应用潜力。但是，其应用于固体推进剂和炸药领域的基础科学问题，例如对于各类固体推进剂和炸药的热分解作用机理、与固体推进剂和炸药组分之间的相互作用等仍有待系统的研究。

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Applications of Mg-based Hydrogen Storage Materials in Energetic Materials

CHEN Xi1, ZOU Jian-xin1, 2, ZENG Xiao-qin1, 2, DING Wen-jiang1, 2

(1. National Engineering Research Center of Light Alloys Net Forming, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240,China; 2.State Key Laboratory of Metal Matrix Composite, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)

Abstract:According to the difference of chemical structure, Mg-based hydrogen storage materials were divided into three categories: Mg-based hydrogen storage alloy hydrides, MgH2and Mg-based metal complex hydrides. The research progress in the application of the three categories of Mg-based hydrogen storage materials in energetic materials was introduced. The application prospects and existing problems of Mg-based hydrogen storage materials in energetic materials were analyzed. The application situation of computer simulation technology in the study of Mg-based hydrogen storage materials affecting the thermal decomposition of propellant was introduced. The results reveal that Mg-based hydrogen storage materials can promote the thermal decomposition process of energetic materials to improve their energy level and the relatively higher thermal stability of Mg-based hydrogen storage materials enhances the compatibility and stability of energetic materials. Mg-based hydrogen storage alloy hydrides, MgH2and Mg-based metal complex hydrides can significantly improve the application performance of solid propellants and explosives. Therefore, the Mg-based hydrogen storage materials have broad application prospects in the field of energetic materials. With 47 references.

Keywords:energetic materials; Mg-based hydrogen storage materials; Mg-based hydrogen storage alloy hydrides; MgH2; Mg-based metal complex hydrides; solid propellant

DOI：10.14077/j.issn.1007-7812.2016.03.001

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

中图分类号：TJ55

文献标志码：A

文章编号：1007-7812(2016)03-0001-08