DOI: 10.1016/j.combustflame.2021.111887

高活性成分含量、低静电敏感性和优异的长期储存稳定性赋予了n-Si粉末在纳米高能复合材料中应用的独特优势。在这项研究中，通过静电纺丝技术成功制备了具有不同化学计量比的疏水性且耐腐蚀的Si@PVDF纳米结构高能薄膜。从热分析、露天燃烧和定容燃烧等方面系统研究了其能量特性。结果表明，Si@PVDF薄膜是由直径约200-300nm的纤维组成。随着化学计量比的增加，在纤维表面发现越来越多的n-Si聚集体。当Si@PVDF在去离子水（50℃）或NaOH溶液（50℃,3mol/L）中储存72h时，大约100%和73.3%的n-Si保留下来。Si@PVDF可以热点燃，具有可观的热量和压力输出，其燃烧行为受化学计量比和环境条件的影响很大。相比之下，物理混合的Si/PVDF不能保持自持燃烧。通过热分析和质谱分析，结合固体残留物的形态和结构表征，初步获得了Si@PVDF在低升温速率下的反应机理。

图1.Si@PVDF纳米结构高能薄膜的制备过程示意图。

图2.（a）Si@PVDF-0.5，（b）Si@PVDF-1，（c）Si@PVDF-1.5，（d）Si@PVDF-2，（e）Si@PVDF-3和（f）Si@PVDF-5的SEM图像。

图3.（a）原始PVDF粉末的XRD光谱。（b）Si@PVDF-1的XRD，（c）FTIR和（d）XPS光谱。

图4.分别为（a）原始n-Si，（b）Si@PVDF-0.5，（c）Si@PVDF-1，（d）Si@PVDF-3，（e）Si@PVDF-5和（f）纯PVDF薄膜的WCAs。

图5.72h时去离子水（50℃）和NaOH溶液（25℃和50℃，3mol/L）中（a）残留Si@PVDF-1和（b）残留n-Si的重量百分比。（c）Si@PVDF的耐腐蚀性示意图。

图6.（a）压力输出和光信号的典型图像。不同化学计量比的Si@PVDF样品的（b）燃烧时间，（c）最大压力和（d）增压速率。

图7.在10K/min的加热速率下具有不同化学计量比的Si@PVDF样品的（a）TG和（b）DSC曲线。

图8.Si@PVDF-1的TG-DTA-MS结果：（a）TG-DTA曲线，（b，c）整个热分析过程中气体成分的变化以及（d）497.8℃下的质荷比分布。

图9.（a）Si@PVDF-0.5、Si@PVDF-1和Si@PVDF-2热分析的固体残留物的拉曼和（b）XRD光谱。