纳米Al-MoO_3发火性能研究

为研制高能量密度无铅的火工药剂,以纳米铝粉和纳米氧化钼为原料,采用超声分散混合的方法,制备了绿色环保的纳米含能材料Al-MoO3。通过冷场扫描电镜和差热分析(DSC)对纳米含能材料Al-MoO3进行了表征分析,制作了电点火头和激光点火头,进行了点火性能测试。结果表明:纳米含能材料Al-MoO3在520℃以上的高温条件下反应,放出大量的热,其中电点火头的50%的电压发火感度为22.8V,激光点火头的50%的发火感度为5.1mJ。     

亚稳态分子间复合物Al-MoO3的制备与性能研究

以纳米铝粉和纳米氧化钼为原料,采用超声分散混合的方法,制备了纳米复合含能材料Al-MoO3.利用扫描电镜(SEM)和红外光谱对原料和产物的结构进行了初步分析表征;进行了Al-MoO3撞击感度、火焰感度以及燃烧热性能试验.结果表明,该含能材料具有一定的撞击、火焰感度,是一种具有高的能量密度的纳米含能材料.     

多晶硅与Al/CuO复合薄膜集成的含能点火器件的点火性能

为研究多晶硅桥型与尺寸对Al/Cu O含能点火器件点火性能的影响规律,用多晶硅和Al/Cu O复合薄膜集成制备了6种不同形状和尺寸的含能点火器件,采用尼亚D-最优感度试验法测试了四种尺寸、两种桥形共6种类型(S、M、Lr、Lv、Hr、Hv)点火器件的点火感度。探索了临界爆发电压,得到了点火时间随激励电压的变化规律。采用感度实验和点火实验对比研究了多晶硅点火器件和含能点火器件的点火性能。结果表明,含能点火器件的感度与点火时间随桥膜体积的增大而减小。V形桥膜有助于降低作用时间与作用所需能量。Lv型含能点火器件感度为8.19 V,标准偏差0.14,均低于Lv型多晶硅点火器件(8.70 V、0.53)。Lv型含能点火器件14 V时的点火时间(52.85μs)比多晶硅点火器件点火时间(109.12μs)短,且该差值随激励能量升高而降低。     

核壳结构碳纳米管复合材料的制备及其激光点火性能

针对定向碳纳米管迚行了制备和填充,得到了核壳结极的碳纳米管复合含能材料。为了探究氧化物KNO3在管内和管外负载的区别,采用激光点火实验对KNO3+CNTs和KNO3@CNTs("+"代表硝酸钾与碳纳米管研磨混合,"@"代表硝酸钾填充在碳纳米管管内)这2种定向碳纳米管复合药剂迚行激光点火性能表征。结果表明,与KNO3+CNTs相比,KNO3@CNTs材料的激光点火延迟时间和激光点火能量更小,节约了点火输入能量,提高了能量利用率。     

含能材料激光点火性能研究

研究了包括不同粒径黑火药、烟火剂、发射药等含能材料在激光作用下的点火性能,测量了相应的点火延迟时间,并进行了分析.建立了含能材料在强瞬态激光脉冲作用下点火的数学物理模型,并进行了数值仿真.     

含能材料对激光点火感度的影响

从激光点火的作用机理出发，运用热传导理论，出含能材料对激光点火感度的影响，通过不同质量比的Zr/KClO4、Ti/KClO4点火药以及在其中掺杂不同比例石墨所得到的实验结果，得出药剂组合对激光点火感度影响较大，当点火药中加入一定比例的石墨，能够提高药剂的激光感度。     

含能材料电流点火感度的概率分布研究

将Frank-Kamenetskii参数和电阻假设为正态分布的随机变量,应用二维随机变量函数的概率密度公式,推导出了含能材料电流点火感度的概率密度函数.进一步得出了含能材料电流点火的可靠度的计算方法.结果表明：含能材料的电流点火的感度分布函数不是一个简单的数学函数,而是由桥丝的电阻、质量、比热容和含能材料的比热容、密度、反应热、频率因子、导热系数、活化能等物理化学参数综合影响的复杂函数.     

溶胶-凝胶法制备RDX/SiO2纳米复合含能材料

利用溶胶-凝胶法制备RDX纳米复合含能材料的干凝胶及气凝胶。采用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对其形貌和晶体结构进行表征,测试了其热分解性能和撞击感度。结果表明,RDX含量为45%的RDX/SiO2纳米复合含能材料气凝胶的DSC分解峰温提前了15.4℃。SiO2凝胶基体可以降低RDX的撞击感度,并且随SiO2基体含量的增大降低幅度增大。     

纳米碳在含能材料中的应用进展

纳米碳具有比表面积大、安全钝感、燃烧产物绿色无污染、与反应物接触面积大及易改性等优点,在调节高能炸药、推进剂、铝热剂等含能材料性能方面具有一定优势。本文总结了纳米碳对含能材料的分解特性、感度、力学性能、燃烧性能的影响、以及其用于含能材料检测、吸附、降解方面的应用进展。分析了典型纳米碳,如纳米金刚石、富勒烯、纳米碳纤维、碳纳米管和石墨烯在含能材料改性中的作用机理,并指出纳米碳在含能材料应用中存在的问题,提出未来的发展方向：（1）优化纳米碳制备工艺,解决纳米碳成本高、易团聚和批次差异较大等问题;（2）扩大纳米碳应用范围,探究洋葱碳等新型纳米碳结构以及改性纳米碳对含能材料性能的影响;（3）根据特定环境与纳米碳调节机理,优化纳米碳在含能材料性能提升中的应用条件。     

纳米Al-CuO/氧化石墨烯含能点火桥膜的制备与电爆性能研究

首先通过静电自组装将Al和CuO纳米粒子均匀负载在GO片层上,得到纳米Al-CuO/GO复合含能材料最佳制备工艺;再利用电泳沉积法在硅基底的Cu桥膜上制备Al-CuO/GO含能点火桥膜;最后,以电容放电的激发方式,开展了纳米Al-CuO/GO含能点火桥膜的电爆性能研究。结果表明:在相同能量激发下,纳米Al-CuO/GO含能桥膜的电爆时间更短、能量利用率更高、释放能量更高。     

激光对B/KNO3药剂作用现象的研究

通过激光点火性能试验、电镜扫描分析(EMS)、差热分析(DTA)研究了激光与B／KNO3点火药相互作用过程中药剂表面的烧蚀情况，以及溅射物质在激光点火中所起的作用。研究结果表明，激光烧蚀药剂时，一部分药剂分子会溅射出药剂表面，损失凝聚相的能量。通过在药剂中加入酚醛树脂和表面压加薄膜，阻止了烧蚀物质的溅射和减少凝聚相能量的损失，提高了药剂的激光点火感度，小激光能量时也缩短了药剂的点火延迟时间。     

基于新型半导体激光系统的B/KNO3/PF点火特性

为了研究点火系统的发火性能和点火特性,设计了一种新型可自检半导体激光点火系统和以微米级B/KNO3/酚醛树脂(PF)为装药的激光点火器。采用热重-差示扫描量热技术(TG-DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)、激光反射率和发射光谱等测试获取了药剂的形貌尺寸、元素分布、热性能、激光吸收效率和药剂粒子激发谱线等性能参数;通过激光点火系统启动点火器发火研究了激光脉宽对B/KNO3/PF药剂发火性能和点火特性的影响。结果显示:较大PF质量比(4.8%)的和较小颗粒(平均粒径6.97μm)的B/KNO3/PF药剂在DSC曲线中起始反应温度降低,放热量增加。点火器点火启动分为一次点火和二次点火两个过程,激光脉宽对点火器的点火特性有显著影响。当激光脉宽为5 ms和10 ms时,点火器能够正常发火,其50%发火能量分别为6.23 mJ和12.54 mJ。通过调节激光的脉宽和能量,获得点火器的一次点火延迟时间为3.50~4.69 ms,二次点火延迟时间为7.23~8.08 ms,火焰持续时间为58~83.5 ms;当激光脉宽为2 ms时,激光点火系统无法激励点火器正常发火。这种特性与半导体脉冲激光能量输出规律相符合。     

基于自组装方法制备纳米含能材料的研究进展

纳米含能材料具有优异的性能,近年来已成为纳米材料和含能材料两个研究领域的热点之一。简要介绍了纳米含能材料常用的制备方法,分析了已有的纳米含能材料自组装制备方法,提出了大分子自组装制备纳米含能材料的新思路。综述了大分子自组装及其与纳米粒子协同自组装用于纳米材料制备方面的研究进展。分析表明,基于大分子自组装制备纳米含能材料具有良好的应用前景,但是目前仍处于探索阶段,今后还需要从理论和实验两个方面进行更加深入的研究。     

环境氧含量和压力对铝镁贫氧推进剂燃烧性能的影响

为研究不同海拔处大气氧含量(氧体积分数)变化对铝镁贫氧推进剂燃烧特性的影响,采用激光辐射点火,使用高速摄影仪记录推进剂的点火与燃烧过程,并利用红外测温仪测量推进剂的表面温度及火焰温度,研究了环境氧含量与压力对推进剂的点火过程、火焰温度和燃速的影响。结果表明,环境气体氧含量高于推进剂热解产物中氧含量时,点火气相化学反应主要发生在推进剂热解产物与环境气体的扩散区,初现焰远离推进剂表面,但随着压力增加,扩散区与推进剂表面之间距离减小;火焰温度与环境氧含量和压力线性正相关;压力与环境氧含量增加时,铝镁贫氧推进剂燃速增加,压力和环境氧含量对铝镁贫氧推进剂燃速的影响符合B数理论,压力是影响推进剂燃速的主要因素,但随着压力增加,压力对燃速的影响相对减小,压力从0.1 MPa增加到1.5 MPa时,压力和环境氧含量的燃速敏感系数比从200下降到40。     

硼/超细硝酸钾点火药配方设计及工艺

为研究新型安全点火药配方及制备工艺,基于典型的硼/硝酸钾(B/KN O3)点火药配方,选用超细硝酸钾对其进行改性,采用手工混药法进行造粒,同时添加酚醛树脂或氟橡胶作为粘结剂,制备出B/KN O3造型粉,并测试了其火焰感度和静电感度。结果表明:随硝酸钾质量含量的减少,火焰感度升高,尤其外加2.5%酚醛树脂粘结剂的B/KN O3(50/50)火焰感度最高;而静电感度则降低,当B/KN O3配比一定时,添加相同的粘结剂氟橡胶比添加酚醛树脂更钝感。     

负压环境下铝镁贫氧推进剂激光点火及燃烧特性

为研究不同负压对铝镁贫氧推进剂的点火及燃烧特性的影响,在负压环境下(0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1 MPa)和不同热流下(1.26,1.86,2.23,2.79 W·mm~(-2))采用CO_2激光点火系统对铝镁贫氧推进剂进行点火实验,使用高速摄影仪记录点火燃烧过程,使用两个光电二极管同时监测激光和火焰信号得到其点火延迟时间,研究了负压对推进剂点火延迟时间、燃烧过程和燃速的影响。结果表明,压强影响推进剂热解气体的扩散,压强为0.08 MPa时,初焰为圆柱状,随着压强降低至0.02 MPa,初焰为圆球状;随着压强的降低,推进剂点火延迟时间增加,但随着热流密度的增大,压强对点火延迟时间的影响显著降低;压强对推进剂燃速影响较大,随着压强的降低,推进剂燃速降低,当压强从0.1 MPa降至0.01 MPa时,燃速降低47%;同时,在负压环境下,Vielle燃速公式更适用于表征铝镁贫氧推进剂的燃速特性。     

点火药粒度变化对产品性能的影响研究

为研究点火药粒度变化对产品性能的影响,采用扫描电镜与激光衍射粒度仪测量了原料粒径,将4种不同粒度的Si粉分别与3.59μm的Pb3O4混合,制得无气体延期点火药Si-Pb3O4,进行了产品发火感度试验和作用时间试验.试验结果表明,随着Si粉粒度的减小,产品发火感度升高,发火能量降低;产品作用时间缩短.并从理论上对试验结果进行了分析.