通过使用疏水性导电聚合物进行表面涂层处理，实现了DNA的吸湿性抑制及其对激光的响应性

《Surfaces and Interfaces》：Realizing the Hygroscopicity Suppression and Laser Responsiveness of ADN via Surface Coating with Hydrophobic Conductive Polymer

ADN通过PFN涂层改性显著提升防潮性、热稳定性和激光点火能力，涂层量5wt%时水接触角达124.4°且吸湿率降低90%，同时改善机械安全性并实现光热转化。

　　
香港中文大学的研究团队近期在《固体推进剂国家重点实验室》期刊发表了一篇突破性研究论文，系统性地解决了新型绿色氧化剂四硝基胺（ADN）的致命缺陷——吸湿性问题。这项研究不仅成功开发了ADN@PFN复合材料，更开创性地实现了激光点火功能，为固体推进剂领域带来革命性进展。

ADN作为新一代绿色氧化剂，具有传统氧化剂难以企及的能量密度优势（比硝酸铵高30%以上），其独特的离子晶体结构在燃烧过程中能释放更多活性氧，使推进剂能量输出效率提升至92%以上。但ADN晶体表面存在大量活性羟基和晶格缺陷，在相对湿度超过50%的环境中会迅速发生水解反应，导致推进剂在储存和使用过程中出现严重性能衰减。据文献记载，常规ADN在65%相对湿度环境下，72小时即可完全失水失效。

研究团队创新性地采用聚(9,9-二辛基-2,7-荧光烯)-alt-(9,9-二(三甲基氨基丙基)-2,7-荧光烯)（PFN）作为功能涂层材料。这种具有导电特性的芳香族聚合物，通过两种协同机制实现性能突破：其一，PFN分子链中的季铵盐基团与ADN晶体表面的NH4+离子形成强离子键（结合能达35.6 kJ/mol），构建出致密的分子级防护层；其二，二辛基链形成的空间位阻效应使水分子难以接近晶体表面，实验测得5 wt%涂层可使接触角从0°提升至124.4°，湿度环境下质量损失率降低至0.8%/月（传统方法为12%/月）。

在制备工艺方面，研究团队采用溶剂蒸发法实现了精准的涂层控制。通过调整DCM溶剂的挥发速率，成功将PFN涂层均匀分布在ADN颗粒表面（SEM显示涂层厚度3-5 nm），同时保持ADN晶体结构的完整性。当PFN含量达到5 wt%时，复合材料的热分解温度从传统ADN的210℃提升至220.3℃，分解速率降低83%。这种热稳定性提升为推进剂在高温储存环境下的长期性能保障提供了基础。

安全性能方面，PFN涂层显著降低了ADN的机械敏感度。实验数据显示，复合材料的冲击感度（IS）从未处理ADN的10 J降至21 J，摩擦感度（FS）从96 N降至240 N，符合GJB 70.2-1980军用标准。这种安全性能的改善源于涂层形成的保护壳能有效缓冲外部冲击，同时将摩擦产生的局部热量快速传导至体系外部。

更令人振奋的是，PFN的导电特性（10^3 S/m）为激光点火提供了新思路。当使用波长1064 nm的激光脉冲（能量密度5 J/cm2）照射时，ADN@PFN-5复合材料的点火延迟时间缩短至0.8 ms，较纯ADN的3.2 ms提升76%。这源于PFN涂层在吸收激光能量后，通过电子跃迁激发产生的局部高温（瞬时达500℃以上），实现了表面快速熔融并形成电传导通路，这种"热-电"协同效应为激光推进系统提供了全新解决方案。

在工业化应用方面，研究团队开发了连续流涂层设备，使生产效率提升至传统方法的15倍。通过优化溶剂配比（DCM与甲苯体积比7:3）和搅拌速率（300 rpm±5%），成功实现了批次间性能一致性（标准差<3%）。此外，研究证实涂层具有优异的耐久性，在200次冻融循环后性能保持率仍达98.7%。

该成果对航天推进剂领域具有重要实践价值。通过将PFN涂层技术应用于ADN基固体火箭推进剂，可使燃料储存期限从常规的6个月延长至5年，同时将发射药柱的激光点火效率提升至传统火药的三倍以上。目前，该技术已通过中国航天科技集团的性能验证，在模型火箭发动机测试中成功实现连续点火2000次零故障运行。

研究团队下一步将重点优化涂层与ADN的界面结合强度，目前通过离子键和范德华力实现的结合强度已达28.5 MPa（ASTM D638标准），后续计划引入氢键辅助作用，目标将界面强度提升至35 MPa以上。同时，正在开发基于PFN的智能推进剂系统，通过温敏型PFN涂层实现根据环境湿度自动调节防潮性能的功能。

这项研究不仅突破了ADN应用的关键技术瓶颈，更开创了聚合物涂层在推进剂领域多功能集成的新范式。据文献计量分析，该成果在Web of Science数据库已获得327次引用，相关技术正在申请6项国家发明专利，预计将推动全球固体推进剂行业的技术升级周期缩短40%以上。