2009年,A N Sterletskii等人通過活化處理的方式減小Al粉粒徑,從而增加PTFE/Al復合材料組分之間的接觸面積,使體系的化學活性增強。J McCollum等人通過改變PTFE/Al復合材料中鋁粉粒徑的大小研究了復合材料中鋁粉粒徑對其熱反應性能和燃燒性能的影響。

從燃燒方面來看,當Al顆粒尺寸從80 nm增加到120 nm時,燃燒速度從30.5 cm/s提高到45 cm/s,而當Al顆粒尺寸進一步增大到5500 nm時,燃燒速率急劇下降到3.3 cm/s。另外在同樣的條件下,復合材料中兩種組分的混合均勻程度和組分之間的比例也對PTFE/Al復合材料的熱性能產生較大的影響。對于PTFE/Al復合物來說,改變Al粉粒徑相當于改變Al粉顆粒與PTFE顆粒之間的接觸面積,小顆粒具有更大的接觸面積,所以在燃燒性能、熱分解性能、點火性能方面都具有更加優異的表現。除了組分比例和組分粒徑之外,研究人員發現復合材料的結構也會影響其性能。并且復合材料中的金屬離子也不再局限于Al顆粒,還可以是其他活性金屬或者鋁熱劑。而同樣的,氧化劑也不再局限于PTFE,還可以是PVDF、THV等。
J Daniel等人提出一種泡沫結構提升反應性材料得強度,其中PTFE和Al就是構成這種泡沫結構的最理想的聚合物和金屬材料。在這里,Al作為泡沫的基體材料,空隙內的填充物是包覆著填料顆粒的PTFE,該顆粒可以是Mo、Os、Ti、B、Mn、Mg、A1、Ni和鋁熱劑等。一般情況下,聚合物在復合材料中占比65 wt%~85 wt%之間,而金屬則占比為15wt%~35 wt%之間。
在后續的研究中,D B Nielson等人又進一步豐富了金屬/聚合物反應材料的配方。表明除了PTFE之外,還可以用四氟乙烯/六氟丙烯/偏二氟乙烯的聚合物—THV作為泡沫結構得基體物質。同樣地,活性金屬除了常用的Al,還可以用W、Zr、Ti、Ni等金屬。與此同時,D B Nielson等人也提出可以通過粘結劑、增塑劑的方法來提高了復合材料的可塑性,增強復合材料成型結構。
隨著研究工作進一步的深入,雙組分復合材料在燃燒性能、材料強度等方面比較受限于復合材料組分之間的反應比較單一,因此通過添加催化劑來豐富復合材料的反應,從而獲得更好的性能。
M Gaurav等人在AP推進劑的基礎上添加PTFE對Al分進行火花處理,制備了三元的AP/PTFE/Al復合固體推進劑,并對其燃燒性能進行了研究。由于質量擴散距離較小,采用機械活化Al顆粒的推進劑具有較高的燃速和較低的起始反應溫度。
K L Olney等人制備出了具有不同微觀特征的Al/W/PTFE復合顆粒,并通過對復合顆粒的材料強度、損傷特征和沖擊壓縮動力學特征的表征測試,以及沖擊壓縮特性圍觀行為的仿真模擬研究。實驗結果表明,金屬W的加入有效地提升了復合材料的強度。
另外,ZhangXF等人在固定了Al與PTFE質量比的前提條件下,研究了不同W含量的Al/W/PTFE三元反應性材料的壓縮特性。研究結果也表明,W在反應材料中的含量會影響材料的強度,而當W的含量上升到一定程度時,復合材料就會轉化為脆性材料。
以上研究表示在加入第三種材料之后,復合材料的燃燒性能、力學強度等都有了一定的提升,所以多元材料的發展是提升材料性能的有效途徑。反應性材料具有優異的性能,能應用到比較廣泛的領域,但是在特定的應用環境里面因能量過高而無法使用,所以有研究人員在能量調控方面進行了研究,以獲得更加全面的含能材料。