由于硼具有較高的能量密度和燃燒熱，其在固體推進劑中具有重要的應用潛力[[1], [2], [3], [4], [5], [6]]。通常，硼的高熱值（136.38 kJ/cm3和58.28 kJ/g）分別是鋁（Al）的1.66倍和1.9倍[7]。然而，硼燃料面臨諸多挑戰，如低燃燒效率、燒結和產物聚集問題，這些問題嚴重限制了其在固體推進劑和航空航天技術中的應用[8,9]。首先，由于其熔點為450°C、沸點為1860°C，表面形成的惰性氧化層（B?O?）導致燃燒過程中的質量和熱量傳遞受阻[10,11]。因此，反應條件較為苛刻，經常需要催化劑或高溫來促進反應。此外，B?O?會逐漸聚集，導致燃燒速率降低和兩相流動受阻，可能堵塞發動機噴嘴，需要進一步處理[[12], [13], [14], [15]]。因此，克服B?O?的負面影響并防止燃燒產物聚集對于固體推進劑的實際應用至關重要。

硼顆粒表面的初始B?O?層會阻礙點火和持續燃燒反應。此外，氧化反應會加劇B?O?的生成，導致燃燒反應熄滅[[16], [17], [18]]。使用電負性最強的氟與B?O?反應生成BF?氣體，可以暴露出硼核心，為點火和持續燃燒反應提供反應界面[19,20]。此外，氣態產物BF?可以有效增加壓力輸出，并防止顆粒尺寸聚集，從而優化燃燒反應效率[21,22]。更重要的是，B-F反應（105.01 kJ/g）的熱值高于B-O反應（52.58 kJ/g）[23]，有利于提高硼的能量釋放。基于這些優勢，在我們之前的工作中[24]，使用了氟化石墨烯來包覆硼，改善了點火和燃燒性能。同樣，引入BiF?或氟聚合物包覆的硼也可以增強燃燒反應和壓力輸出性能[25,26]。這些研究表明，引入氟是消除B?O?負面影響和改善硼燃燒反應的有效方法。

值得注意的是，引入氟原子通常會導致氟聚合物分解產生大量碳沉積，這會進一步阻礙質量擴散和熱量傳遞，從而降低反應動力學和能量輸出[27,28]。實際上，碳原子是燃燒反應和能量輸出的關鍵燃料，與氧氣反應生成CO?并釋放33.12 kJ/g的能量。像硼和鋁這樣的固體燃料的傳統反應是氧化反應。考慮使用氟和氧作為復合氧化劑與硼反應，以實現更高的燃燒效率和能量輸出是合理的。與單一氧化反應和氟化反應相比，復合氧化劑可以提高反應的熱力學和動力學性能，不僅可以消除B?O?的負面影響和防止燃燒產物聚集，而且來自氟聚合物的碳產物還可以進一步反應，為能量系統提供更多能量和壓力[29]。

在這項工作中，將氟和氧整合到B@PTFE-AP微粒中，獲得了更好的燃燒反應和能量輸出性能，并將其應用于固體推進劑。AP和PTFE被用作復合氧化劑，因為它們分別具有極高的氧含量（54 wt.%）和氟濃度（76 wt.%）。為了消除B?O?層并實現高效的界面反應，通過超快結晶方法將核殼B@PTFE引入AP中。隨后系統研究了B@PTFE-AP的燃燒行為，發現其反應動力學、能量和壓力顯著提高。此外，B@PTFE-AP應用于固體推進劑中，表現出更高的燃燒速率和較小的燃燒產物顆粒尺寸。最后，進一步分析了B@PTFE-AP的反應機理，以理解燃燒反應過程。