燃烧是一个包含了化学反应和传质传热的复杂过程。在传统的含能材料及燃烧研究过程中，尤其是在铝热剂方面，研究人员在设计配方和结构时习惯于关注研究对象的化学反应过程，而忽略了反应过程中传热传质对燃烧性能的重要影响。尤其是基于固相反应的亚稳态分子间复合物的能量释放效率受限于传热传质速率。
西北工业大学航天学院严启龙课题组何伟等人与中物院化工材料研究所杨光诚研究员、杨志剑副研究员合作，通过巧妙的多尺度材料结构设计，制备了一种同时具有优良化学反应动力学和传热传质性质的多层核壳结构含能纳米复合纤维。研究人员先通过静电纺丝制备了含有约40%纳米铝粉的n-Al@PVDF纤维，随后通过多巴胺自聚合反应在其表面生成致密的包覆层(n-Al@PDA)，随后在聚多巴胺的诱导下原位生长层状高能金属有机框架材料(MOF)。在该含能材料组成中，PVDF能够刻蚀铝粉的氧化膜使其活化，从而优化铝粉的化学反应动力学、降低点火能。同时，该含能纤维表面的高能MOF在受热时发生分解并释放大量的热和气体产物，原位生成的金属氧化物还可作为后续铝热反应氧化剂，整个体系的传热传质过程得到极大强化。

热分析结果表明该含能纤维的放热量为3464 J/g，远高于其反应物的机械混合物的放热量(1616 J/g)。同时，燃烧性能评估结果显示，该含能纤维的燃烧速率是其机械混合物的燃烧速率的五倍以上，说明该含能纤维具有更优的反应动力学和传质传热速率。本文提供了一种包覆改性铝粉的同时，强化反应过程传质传热速率的新策略，有望含能复合物燃烧性能精准调节。

原文：Wei He, Zhihao Li, Shuwen Chen, Guangcheng Yang, Zhijian Yang, Peijin Liu, Qilong Yan. Energetic Metastable n-Al@PVDF/EMOF Composite Nanofibers with Improved Combustion Performances. Chemical Engineering Journal, 2019, DOI: 10.1016/j.cej.2019.123146.
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