【摘 要】
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多孔硅含能材料以高爆炸特性、产物环境危害少及良好的硅基微电子工艺相容性等优点而受到广泛关注，但其制备仍受限于传统的电化学合成方法，既消耗大量能量也不适合批量生产，因此开发更简便的化学制备方法，具有重要的应用价值。本文以单面抛光的P型单晶硅片为原料，在硅片表面金属盐还原沉积为金属微粒的基础上，通过金属辅助化学腐蚀法来制备多孔硅，对比研究了铜、银两种金属的颗粒辅助化学刻蚀制备多孔硅，然后构建多孔硅/硝酸钆复合含能材料，并分别研究了产物的爆炸性能。主要研究内容如下：
①采用Cu金属进行还原沉积，用抗坏
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多孔硅含能材料以高爆炸特性、产物环境危害少及良好的硅基微电子工艺相容性等优点而受到广泛关注，但其制备仍受限于传统的电化学合成方法，既消耗大量能量也不适合批量生产，因此开发更简便的化学制备方法，具有重要的应用价值。本文以单面抛光的P型单晶硅片为原料，在硅片表面金属盐还原沉积为金属微粒的基础上，通过金属辅助化学腐蚀法来制备多孔硅，对比研究了铜、银两种金属的颗粒辅助化学刻蚀制备多孔硅，然后构建多孔硅/硝酸钆复合含能材料，并分别研究了产物的爆炸性能。主要研究内容如下：
①采用Cu金属进行还原沉积，用抗坏血酸在PVP保护下还原硝酸铜来制备铜粒子，分别探究了抗坏血酸、硝酸铜浓度对金属沉积的影响，结果表明抗坏血酸浓度为0.2mol·L-1，硝酸铜浓度为1mmol·L-1，腐蚀液组成V(HF)∶V(H2O2)=5∶1时腐蚀形貌和含能效果最佳，多孔硅孔隙率为17%，膜厚为11μm，含能性能表征光谱强度为800。
②通过Ag金属还原沉积后辅助腐蚀制备多孔硅，研究结果表明：抗坏血酸浓度为0.6mol·L-1、硝酸银浓度为1mmol·L-1时Ag颗粒沉积形貌较好，对不同腐蚀液下多孔硅膜厚、孔隙及形貌进行表征对比，得出V(HF):V(H2O2)=5:1时多孔硅腐蚀形貌最好，孔隙率能达到23%，膜厚为32μm，光谱强度大于2000且爆炸现象强烈。
③以Ag金属的辅助腐蚀为研究对象，采用失重法、动电位极化曲线法研究了金属辅助腐蚀法的机理。通过正交实验探究Ag金属的沉积条件，得出最优制备条件为：0.5mol·L-1分散剂PVP和3mmol·L-1硝酸银按3∶1混合后，采用0.6mol·L-1浓度抗坏血酸还原并搅拌时，沉积获得了平均粒径在100nm左右、形貌均匀且分散性好的纳米Ag颗粒。表征结果说明，以分散均匀的Ag颗粒可以优化多孔硅刻蚀结构，且制备多孔硅/硝酸钆复合含能材料性能更好。
④采用红外表征结合化学键分析多孔硅/硝酸钆复合含能材料的爆炸机理，结果表明多孔硅和硝酸钆的含能现象源于多孔硅和硝酸钆分子中-NO3配体发生了剧烈相互作用，产物为NO2。
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