HMX／AP／RF纳米复合含能材料的sol-gel法制备

首次用溶胶一凝胶(sol-gel)方法成功制备了HMX/AP/RF纳米复合含能材料.采用SEM扫描电镜、BET比表面积分析、XRD粉末衍射和DSC差示扫描量热法对复合材料的结构进行表征.结果表明:HMX/AP/RF气凝胶具有纳米网孔结构,比表面积为27.13m2/g,相比空白RF气凝胶明显下降;HMX/AP/RF气凝胶中晶体的平均晶粒度为48～93nm,HMX/AP/RF气凝胶的热分解峰较原物质HMX相比有所提前.     

干燥方式对RDX/RF复合含能材料结构性能影响

采用超临界干燥方式和冷冻干燥方式制得RDX/RF气凝胶和干凝胶.利用扫描电镜(SEM),BET比表面积分析,X射线粉末衍射(XRD),差示扫描量热法(DSC)对其结构进行了表征.结果表明: 超临界干燥方式得到的RDX/RF气凝胶具有典型纳米孔洞结构和高比表面积特性.冷冻干燥导致干凝胶骨架结构坍塌,比表面积显著降低.RDX/RF气凝胶中RDX的平均晶粒度在34～38 nm之间,干凝胶中RDX的平均晶粒度在50～100 nm之间.RDX/RF气凝胶和干凝胶的热分解峰分别提前了14～25 ℃和2～7 ℃.     

纳米复合含能材料的研究进展

对纳米复合材料的研究进展进行了综述,例举多种纳米复合材料的制备方法： sol-gel法、溶剂/非溶剂法、高能研磨法、多孔金属/填充物复合法.对这些制备方法及制品的性能进行了分析,认为纳米复合材料提供了研究含能材料的新角度,改进了纳米粉体含能材料储存使用过程的安全性,减轻了粒子团聚现象,有利于充分发挥材料的纳米特性.纳米复合含能材料的制备技术、制备工艺参数及制品结构对其性能的影响规律研究还处在探索阶段,今后还需理论和实践两个方面进行更加深入地分析、探讨.     

NC/Al纳米复合含能材料的制备与表征

采用溶胶-凝胶法和超临界二氧化碳干燥法制备了硝化棉/铝粉(NC/Al)纳米复合材料,并通过红外光谱、比表面积、扫描电子显微镜(SEM)以及差示扫描量热(DSC)等分析方法对复合材料进行了表征。研究结果表明: 纳米铝粉与NC气凝胶骨架成功复合; 复合材料为平均孔径在20~50 nm之间的介孔材料,纳米铝粉在凝胶中均匀分散; NC/Al纳米复合材料的比表面积随铝粉添加量增加而下降; 复合材料中纳米铝粉与硝化棉质量比为5∶10时, NC组分分解热由空白NC气凝胶的1689.21 J·g-1提高至2408.07 J·g-1。      

溶胶凝胶法制备RDX/RF纳米复合含能材料

以间苯二酚和甲醛为原料,Na2CO3.10H2O为催化剂,采用溶胶凝胶法,通过RDX在间苯二酚-甲醛树脂(RF)形成的纳米网格中结晶,制备了RDX/RF纳米复合含能材料。用原子力显微镜(AFM),扫描电子显微镜(SEM),X射线粉末衍射仪(XRD),BET比表面积分析仪对其结构进行了表征。结果表明,RF凝胶网格尺寸在几个纳米到几十个纳米之间,RDX/RF凝胶中的RDX晶粒大小平均为38 nm。空白RF气凝胶的比表面积达551.5 m2.g-1,炸药填充后样品比表面积为142.7 m2.g-1。与同组分的机械混合物相比,RDX/RF复合物的热分解峰提前约25℃,机械感度有所降低。     

RDX-RF-NI三元体系纳米复合含能材料制备工艺研究

为提高能源材料的燃烧、能量及爆炸性能,在武器能源中引入纳米功能复合材料,对RDX-RF-NI三元体系纳米复合含能材料制备工艺进行研究.采用溶胶-凝胶法制备基于间苯二酚甲醛树脂(RF)凝胶的RDX-RF-Ni三元体系纳米复合含能材料,并进行实验验证.研究结果表明:以RF凝胶为基,同时采用水合肼(N2H4·H2O)还原溶液中的硫酸镍(NiSO4),可以制备出RDX-RF-Ni复合材料,RDX含量可以达到65%.     

硝化棉/黑索今纳米复合含能材料的制备与热性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了以硝化棉（NC）为凝胶骨架的NC/黑索今（RDX）纳米复合含能材料,并采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及热失重/差示扫描量热（TG/DSC）等测试手段对材料进行了表征。研究结果表明：RDX与NC凝胶骨架成功复合;由Scherrer公式计算复合材料中RDX的平均粒径最低可达50.16 nm,且随着RDX含量增大,其粒径随之增大,但仍在100 nm以下;复合材料中RDX的最大分解温度及差示扫描量热（DSC）放热峰温均低于原料RDX。     

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。     

Fe2O3/BAl纳米复合含能材料的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Fe2O3/BAl纳米复合含能材料,用SEM、XRD、DSC等方法对Fe2O3/BAl复合含能材料的微观形貌、结构以及热力学性能进行了研究。结果表明:Fe2O3紧密包覆在B粉和纳米Al颗粒表面;与普通Fe2O3/Al铝热剂相比,溶胶-凝胶法制备的Fe2O3/BAl纳米复合含能材料具有更好的点火特性。     

RDX/Al/SiO_2纳米复合含能材料的制备及性能

为了在降低黑索今(RDX)机械感度的同时提高其热分解性能,以四甲氧基硅烷为前驱物,氟硼酸为催化剂,用溶胶-凝胶法制备了RDX-Al质量分数分别为30%、50%、70%(RDX与Al质量比均为6∶1)的三种RDX/Al/SiO_2纳米复合含能材料。用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X-射线衍射(XRD)对其形貌及结构进行了表征;用热重分析(TG)、差示扫描量热(DSC)研究了样品的热性能;按GJB772A-1997的方法测试了样品的机械感度。结果表明:RDX/Al/SiO_2是以SiO_2为凝胶骨架,Al与RDX进入到凝胶骨架中形成的纳米复合含能材料;该复合材料中RDX的最小平均粒径为65.09 nm,且其粒径随RDX-Al含量的增加而增大;当RDX-Al的质量分数为30%时,与纯RDX相比,该复合材料中RDX的分解温度较纯RDX提前22.4℃,与原料RDX相比,样品的特性落高提高108.6 cm,爆炸百分数降低60%。     

含能材料的相变研究进展

回顾了通常含能材料相变的相关研究方法,介绍了常用的热分析、超高压和冲击加载的实验技术以及多种第一性原理和分子动力学理论模拟研究方法及其适用范围,归纳了硝胺类、硝基类、硝酸酯类、唑类与呋咱类以及笼型的常见含能材料在高温高压下的多种相结构,总结了上述含能材料(包括部分混合炸药)在不同相中的分子构型和晶体结构和部分材料在静态与冲击加载条件下的相变特征和相应的相分布,综述了对热门含能材料进行的高精度理论模拟研究所揭示的相变机制。发现部分有复杂相变机制的含能材料的相变点研究结果不一致,一些报道给出的太安炸药(PETN)的部分相的晶体结构和分子结构不一致。大量相变的深层次理论机理揭示不足,其中混合炸药相变的微观机理鲜有涉及。     

含能晶体密度预测的研究进展

密度是决定含能材料爆轰性能的重要参数。为评估现有CHON类含能材料密度的计算方法,对等电子密度面法、分子表面静电势法、基团加和法、晶体堆积法、定量构效关系法、经验公式法等进行分析和归类。结果表明,基于分子体积预测方法的精度取决于分子间和分子内相互作用对密度影响描述的准确度。其中,准确描述氢键和van der Waals作用充满了挑战性。基于晶体体积计算密度的核心在于晶体结构的准确预测,结构搜索要面对巨大的状态空间和高度复杂的能量曲面的困难,预测效率是亟待解决的问题。体积加和法和经验公式法存在无法区分同分异构体和晶型的缺点,且对新发现的具有特殊结构的分子由于缺乏实验数据难以获得准确的经验参数,计算结果偏差较大。引入人工神经网络、遗传算法以及支持向量机等机器学习算法后,定量构效关系法在含能化合物性能与结构关系研究中取得很大成就,模型精度进一步提高将为基于材料基因组模式的含能材料设计研发奠定基础,这也是今后密度预测方法发展的主要方向。     

硝基咪唑类含能化合物的合成研究进展

综述了10种硝基咪唑类含能化合物的合成及性能,包括1,4-二硝基咪唑(1,4-DNI),2,4-二硝基咪唑(2,4-DNI),4,5-二硝基咪唑(4,5-DNI),2,4,5-三硝基咪唑(2,4,5-TNI),1-甲基-2,4-二硝基咪唑(2,4-MDNI),1-甲基-4,5-二硝基咪唑(4,5-MDNI),1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑(MTNI),1-苦基-2,4-三硝基咪唑(2,4-PDNI),1-乙酸乙酯-2,4,5-三硝基咪唑(CTNII),1-苦基-2,4,5-三硝基咪唑(PTNI)。对高能钝感炸药1,4-DNI、2,4-DNI及MTNI的合成与性能进行了详细介绍并对路线中存在的问题进行了简要评述。同时提出了一条理论上可行的合成MTNI的新路线,即碘代-硝化法:以N-甲基咪唑为原料经碘化得到1-甲基-2,4,5-三碘基咪唑(MTII),然后再用超酸硝化得到目标物。     

含能材料燃烧转爆轰研究进展

介绍了国内外在含能材料燃烧转爆轰(DDT)的研究方法、影响因素、机理成因等方面的主要研究成果,目前,DDT的研究方法主要有实验和数值模拟;DDT的影响因素主要有装填密度、约束条件、点火方法和强度、材料自身的物理化学特性等,DDT机理研究主要有"冲击波成长说"和"局部热爆炸说"。今后,应结合新型高能火炸药的安全性研究,开展其DDT规律研究,在DDT数值模拟方面,应建立全面考虑含能材料反应引起的边界问题、含能材料理化特性、几何效应等的三维数学模型。     

三种用于含能材料超细粉碎的设备及技术

介绍了三种用于含能材料超细粉碎的设备及技术,其中新型气流粉碎机可用于氧化剂类材料超细化,新型强剪切粉碎机可用于可燃物的超细化,新型高效研磨机可用于制备亚微米级超细含能材料。     

叠氮化铜含能材料研究进展

新型含能器件微型化、芯片化、集成化、智能化的发展趋势对火工药剂提出了更高的要求,含铅类起爆药的毒性问题也日益引发担忧.长期以来受制于较高的敏感性而未被广泛实际应用的叠氮化铜,由于其绿色高能的特性,近年来愈发引起研究者的兴趣.从叠氮化铜的晶体结构理论研究、合成方法、复合含能材料的设计与制备以及它在微型装药中的实际应用等方面,对叠氮化铜含能材料的研究进展进行了总结.在此基础上,讨论了实现其应用前景的关键点:从理论上更深入地掌握其晶体结构与反应释能之间的内在关系;通过构建新型复合含能体系弥补其过于敏感的缺陷的同时,发挥其高能量密度的优势;通过实验和仿真更系统地了解其性能参数;开发先进的合成方法和装药技术以满足微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)火工品对含能材料精密可靠装药方式提出的要求.     

高氮含能化合物的研究新进展

对国内外高氮化合物的最新研究以及应用进行了综述。介绍了高氮含能化合物中有代表性的嗪类、叠氮类和四唑类化合物在实验和理论研究方面的进展,评价了一些可以作为含能材料候选物的高氮化合物的理化性能,为高氮含能化合物的分子设计提供了参考依据。