随着纳米含能材料在国防、航空航天和工业生产等领域的广泛应用,其合成和燃烧特性的研究受到越来越多的关注。然而目前对于纳米颗粒合成方式和燃烧机理的研究尚不充分。本文通过改进传统电爆法,根据惰性气体蒸发-冷凝的原理,采用等离子体合成了金属铝和钛的纳米颗粒,并利用平焰燃烧器提供高温烟气环境,研究了纯铝和钛颗粒的燃烧特性。首先,设计研制了用于等离子体合成金属颗粒的高频纳秒脉冲电源。电源通过整流、升压、谐振等电路最终形成最高电压约3000 V的高能纳秒脉冲。实验结果表明,所研制的脉冲电源满足等离子体合成的需求。然后,利用研制的电源作为能量源,通过蒸发金属电极制备了纳米尺度的铝和钛颗粒。研究发现,随着冷却气体流速的增大和放电频率的减小,金属纳米颗粒的粒径和浓度逐渐减小。根据能量转化模型的估算,纳秒脉冲电源的电能约有20.5%转化为烧蚀金属电极的热能。最后,将在线制备的纳米纯金属颗粒通入高温烟气场中进行实验,研究了纳米铝和钛颗粒的燃烧特性。结果表明,当量直径130 nm的纯铝颗粒群在1200 K的烟气场中燃烧后形成红色火焰,其特征燃烧时间约为4.64 ms。纳米钛颗粒团聚体的燃烧呈现独立的发光轨迹,当团聚体电迁移率当量直径在70~100 nm时,其特征燃烧时间随当量直径的变化较小。采用成核相变模型(A4)表征钛颗粒的质量变化,结合换热模型和能量方程,较好地模拟了钛颗粒的燃烧过程。