金属纳米材料具有优异的力、热、声、光、电磁等性能,在固体推进剂、火炸药、微波吸波、抗菌纺织品、自修复润滑油、新能源、粉末冶金等领域都有广泛的应用和广阔的发展前景。当前纳米材料的发展以应用为导向。已经发展出多种金属及金属氧化物纳米粉体制备方法,如电爆法、蒸发冷凝法、溶胶-凝胶法、溅射法、球磨法等。但这些方法存在产量低、易团聚、非纯纳米、成本高等问题,难以满足应用需要。固体推进剂和微波吸收材料对国家安全具有重要的战略意义。抗菌纺织品在军事和民用领域都有重要应用。为此,本论文通过金属纳米粉体宏量制备技术(MPNP)大量制备出铝、铁、钴、铜、磁性氧化铁纳米粉体,并研究其在固体推进剂、微波吸收和抗菌纺织品领域的功能化应用。主要研究内容与结果如下:1.纳米铝粉的制备及其在端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂中的应用研究:通过MPNP,研发出NP-V型纳米粉体生产设备,并以大于200 g/h速率制备出单分散、核壳结构纳米铝粉。制备的纳米铝粉具有以下优点:低的初始氧化温度(Ton=509°C);高的能量释放能力(S/Δm*=19.98 k J/g);感度与微米铝粉(FLQT1)相当;与HTPB具有良好的相容性;能够提高HTPB推进剂燃速,降低压强指数。随着纳米铝粉含量的增加燃速增加幅度大幅提高,压强指数也大幅下降。添加3%纳米铝粉时压强指数由0.54降低到0.31,降低42.65%,添加8%纳米铝粉时压强指数降低到0.20,降低63.60%。2.纳米铁粉和铁纳米颗粒/碳多孔结构纳米纤维的制备及其微波吸收性能研究:利用NP-V纳米粉体生产设备制备出分散性好的核壳结构纳米铁粉,将制得的纳米铁粉添加于PAN/油/DMF乳液中,采用静电纺丝技术制备出具有三维交联网络状结构的铁纳米颗粒/碳多孔结构纳米纤维。通过MATLAB计算研究几何效应对微波吸收性能的影响,同时计算得到不同频率下的匹配厚度。在阻抗匹配、介电损耗、磁损耗、高的衰减常数和几何效应的共同作用下铁纳米颗粒/碳多孔结构纳米纤维具有优异的微波吸收性能。在厚度为4.29 mm,频率为4.96 GHz时反射系数RL=-56.6 dB。在匹配厚度和匹配频率下铁纳米颗粒/碳多孔结构纳米纤维在2.00-18.00 GHz范围内反射系数RL≤-15.0 dB。3.纳米钴粉和钴纳米颗粒/碳多孔结构纳米纤维的制备及其微波吸收性能研究:利用NP-V纳米粉体生产设备制备出核壳结构纳米钴粉,将制得的纳米钴粉嵌入碳纤维中制备出钴纳米颗粒/碳多孔结构纳米纤维,该纳米纤维也具有优异的微波吸收性能。在厚度为5.21 mm频率为5.28 GHz时反射系数RL=-63.6dB,并且具有4.20 GHz的吸收频带(反射系数RL≤-10.0 dB)。在匹配频率和匹配厚度下,在2.24-18.00 GHz频率范围微波反射系数RL≤-10.0 dB。4.磁性氧化铁(Fe+2Fe2+3O4)纳米粉体和磁性氧化铁纳米颗粒/碳多孔结构纳米纤维的制备及其微波吸收性能研究:利用NP-V纳米粉体生产设备制备出分散性良好的磁性氧化铁纳米粉体,采用静电纺丝技术制备出具有三维交联网络状结构磁性氧化铁纳米颗粒/碳多孔结构纳米纤维,具有优异的微波吸收性能,尤其是在高频段。在2.35 mm的厚度下,在9.36 GHz处反射系数RL=-59.0 dB。在仅有1.46 mm的厚度下,在15.52 GHz处,反射系数RL=-54.5 dB,并且具有为4.32 GHz的吸收带宽(反射系数RL≤-10.0 dB)。在匹配厚度和匹配频率下,磁性氧化铁纳米颗粒/碳多孔结构纳米纤维在小于2.66 mm的厚度下在8.20-18.00 GHz之间反射系数RL≤-30.0 dB。5.纳米铜粉的制备及其在纺织品中抗菌性能研究:利用NP-V纳米粉体生产设备制备出核壳结构纳米铜粉,将制得的纳米铜粉添加于染料中,在染色的同时将纳米铜颗粒附着于布料纤维表面。制得的纳米铜粉具有大的比表面积,添加于纺织品对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均具有优异的抗菌性能。纳米铜粉添加量≥0.3%时对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌率都高于98.25%;添加量为1.0%时抑菌率均达到100%。纳米铜粉用于抗菌纺织品的抗菌性能优异,具有潜在的工业应用前景。