点火药是广泛应用于国防、航天等领域中点火器件的基本装药,因此点火药材料是安全点火技术的核心支撑。硼-硝酸钾(Boron-Potassium Nitrate,BPN)是性能良好、广泛应用的安全点火药。数十年来,研究者对于通过改变BPN组分中可燃剂与氧化剂比例、粒径等因素调控点火药性能已有了较为全面的认识。近年来,研究表明在含能材料中掺杂碳纳米材料可大幅提升其综合性能。为指导满足更严酷环境条件和更高性能需求的钝感点火药的设计,有必要开展掺杂碳纳米材料的BPN点火药制备与性能研究,探求掺杂碳纳米材料对于BPN反应特性以及点火性能的影响规律。基于此,本文主要选择碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)与还原氧化石墨烯(Reduced Graphene Oxide,rGO)作为掺杂材料,采用冰模板法,制备了 CNTs掺杂的BPN点火药(CNTBPN)以及rGO掺杂的BPN点火药(rGOBPN);通过改变碳纳米材料的比例,研究了碳材料种类与比例对于BPN点火药影响规律,研究结果表明,包括点火药感度、峰值压力、燃速等在内的综合性能得到了大幅提升,具体展开为以下三个方面:1、通过试验对比,确定了冰模板法作为制备碳纳米材料硼硝酸钾复合材料的方法,由此制备了碳纳米管与硼硝酸钾的复合材料以及还原氧化石墨烯与硼硝酸钾的复合材料,并对制备的样品进行了包括了扫描电子显微镜、红外光谱、拉曼光谱、氮气吸附-脱附测试在内的基础表征,表征结果表明制得的样品纯净且具有片层孔道结构。通过高温煅烧葡萄糖包覆的硼粉方法制备了石墨化碳包覆的硼纳米颗粒,并对样品进行了扫描电镜、透射电镜、能谱以及拉曼光谱表征,证明其能有效地减少硼纳米颗粒表面的氧含量,并在硼颗粒表面形成了石墨化碳的包覆层。2、通过撞击感度、热桥丝感度以及激光点火阈值试验与TG/DSC(热重/差示扫描量热)表征了碳纳米材料与硼硝酸钾复合材料的感度与热性能。结果表明,在碳纳米材料质量占比为1%至9%的范围内,掺碳纳米管的硼硝酸钾的机械感度与热感度全面优于掺还原氧化石墨烯的硼硝酸钾,但激光感度相近,且感度有随碳材料比例增加而降低的趋势。热分析试验表明碳纳米管能够有效降低硼硝酸钾点火药反应的温度,而还原氧化石墨烯反而略微提升了反应开始的温度,并且在热分解反应中,氧化石墨烯较碳纳米管的参与程度更高。3、通过高速摄影与密闭容器燃烧试验测试了点火药在开放石英管中的燃烧速度并测定了点火药在密闭容器中的压力-时间曲线。试验结果表明,在碳纳米材料质量占比为1%至9%的范围内,燃速随碳材料比例增加先增加后减少,最大燃速出现在碳纳米材料质量比为5%处,而峰值压力则单调增加,但碳纳米材料质量占比超过5%后增长缓慢),此外,碳纳米材料的加入会使点火药的激光点火延迟时间小幅增加,并且在碳纳米材料掺杂质量占比为1%至9%的范围内,激光点火延迟时间随碳材料比例增加而增加。综合地,本文创新地应用冰模板法获得了具有片层结构的碳纳米管掺杂的硼-硝酸钾点火药材料,大幅降低了硼-硝酸钾点火药的机械和热感度,同时显著提高了硼-硝酸钾点火药的输出压力,在增加点火药安全性的同时提高了压力输出与常压下的燃烧速度,对高能钝感点火药的设计具有有指导作用。