多孔铜叠氮化物的原位合成及性能表征

采用氢气泡模版法,以金属钛飞片为电极,在飞片上直接沉积多孔铜膜,通过与叠氮酸气体之间的原位叠氮化反应生成多孔铜叠氮化物,对其形貌、热性能进行表征。结果表明:采用氢气泡模版法可制得具有三维多孔结构的多孔铜膜,原位叠氮化后的产物为叠氮化亚铜,叠氮化亚铜薄膜仍为多孔金属铜的三维孔状结构,晶粒尺寸约为20~100nm;叠氮化产物的热分解峰为211.76℃,活化能为180k J/mol;采用制备的多孔铜叠氮化物驱动钛飞片,可引爆CL-20。     

铜叠氮化物微装药的激光二极管点火特性研究

为有效提高铜叠氮化物使用的安全性，对原位合成铜叠氮化物微装药的激光二极管点火特性进行了研究，对不同铜转化率的铜叠氮化物微装药在不同功率密度下的激光点火能量进行了测试，并拟合其激光点火判据。研究结果表明：相比纯叠氮化铜，原位合成的铜叠氮化物中由于存在未反应纳米铜核，激光点火能量明显降低，最低可达到20μJ以下；叠氮化反应铜的转化率越高，铜叠氮化物微装药的激光点火感度越高；在激光功率密度大于4.0W·mm-2时，铜叠氮化物微装药可控制在50μs以内点火；试验获得的铜叠氮化物的James形式的起爆判据为2.62/q+16.4/E=1。     

基于未反应核模型的叠氮多孔铜合成影响因素分析

针对叠氮多孔铜的气固原位合成过程中各参数之间的匹配关系问题,建立了二维稳态气固未反应核数学模型,对叠氮多孔铜原位合成过程中的晶体生长机制和动态过程进行模拟,得到了叠氮多孔铜的原位反应速率以及固体转化率与前躯体多孔铜的粒径、孔隙率、装药高度以及反应时间等因素之间的关系。同时选取一组孔隙率约为80%,高度为1 mm,粒径分别为50,100,200,500 nm的前驱体多孔铜进行叠氮化铜合成实验分析。结果表明,四种不同条件下的试验数据与模拟仿真数据的产物成分比变化趋势一致,且最大偏差仅为2.1%。     

原位反应法制备填充叠氮化铜的碳纳米管阵列

以定向碳纳米管阵列为工作电极,采用电化学沉积法制备填充纳米铜颗粒的碳纳米管阵列,研究不同电沉积参数对碳纳米管填充铜纳米颗粒的影响规律;采用气-固原位反应法获得填充叠氮化铜的碳纳米管含能阵列。采用扫描电镜、X射线衍射仪对填充叠氮化铜的碳纳米管阵列及其前驱体进行结构表征,采用差示扫描量热仪研究其热性能。结果表明:当沉积电流为1 mA和10 mA,可获得填充效果理想的填充有纳米铜的碳纳米管阵列;气固原位反应过程中碳纳米管阵列不与叠氮酸发生反应。在热板点火作用下填充叠氮化铜的碳纳米管阵列可靠起爆。采用兰利法获得其50%电发火能量为3.09 mJ。     

5—硝基四氮杂茂汞的合成研究

美国海军地面武器中心、白奥克试验室对5—硝基四氮杂茂汞的合成进行了研究,认为这是一种有希望的取代叠氮化铅的起爆药。叠氮化铅是用于雷管装药的最普通的起爆药之一。在过去五十年间,不仅广泛用于美国,而且用于全世界。尽管用途广泛,但由于存在水分及二氧化碳而易于水解,使用寿命常常缩短。水解付产物之一是叠氮化氧,在铜和铜合金存在的情况下,它能生成各种叠氮化铜,有的叠氮化铜的感度特别是静电感度比叠氮化铅还高。认为弹药处置和贮存期间发生的一些事故是生成的叠氮化铜引起的;叠氮化铜也是弹药早炸的一个因素。     

两种不同结构纳米叠氮化铜的含能特性研究

针对两种不同结构纳米叠氮化铜(三维多孔结构以及一维阵列结构)开展含能特性研究,重点研究了热性能以及电爆性能。研究结果表明:叠氮化铜的不同纳米结构影响其热性能及电爆性能。当采用镍铬换能元起爆叠氮化铜时,相比于三维多孔结构叠氮化铜,一维阵列结构叠氮化铜对热更敏感,同时可以释放出更多能量。当采用半导体桥换能元起爆叠氮化铜时,不同于三维多孔结构叠氮化铜的热引发机理,一维阵列结构叠氮化铜的50%发火电压更大,作用时间更长,引发机理为等离子引发。     

多孔铜尺度对其叠氮化反应的影响

为了研究多孔铜尺度对其叠氮化反应的影响,根据铜叠氮化物与单质铜在50℃、0.5 mol·L~(-1)稀盐酸溶液中的不同溶解性,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析了不同粒径的铜颗粒以及粒径在200 nm左右、厚度0.2~0.3 mm、密度为1.51 g·cm~(-3)左右的块状多孔铜与气体叠氮酸的反应特性。结果表明,当铜颗粒尺寸约0.5μm时,其平均转化率为95.64%,基本能与气体叠氮酸完全反应;当多孔铜厚度为0.2 mm时,其叠氮化的转化率大于97%。     

1,1,1-三叠氮甲基乙烷合成与性能研究

以三羟甲基乙烷为原料,经磺化、叠氮化等反应合成了新型含能化合物1,1,1-三叠氮甲基乙烷(TMETA).采用红外光谱、核磁共振及元素分析对其结构进行了鉴定;同时优化了叠氮化反应条件,确定最佳叠氮化反应条件为:反应温度105 ～110℃,料比4.5:1,反应时间48 h,总收率为92.25％,纯度达99％以上.测得TME...     

低静电感度叠氮化铜起爆薄膜的制备及其性能

叠氮化铜的高静电感度限制了其实际应用,碳纤维作为框架材料可以有效降低其静电安全性.以便宜易得的乙酸铜为原料,利用静电纺丝技术,通过碳化、叠氮化制备了碳基叠氮化铜起爆薄膜.制备的叠氮化铜复合薄膜具有一定的柔性,叠氮化铜纳米片均匀生长在碳纤维表面,碳纤维优异的导电性能可以降低其静电感度.通过扫描电镜、红外光谱、X射线衍射仪...     

三叠氮三乙酸甘油酯的合成及表征

以丙三醇为原料,经酯化、叠氮化两步反应,合成了三叠氮三乙酸甘油酯(TAA)。总收率为84.1%。用红外光谱、核磁共振、元素分析表征了中间体和目标化合物的结构。探讨了酯化反应和叠氮化反应的影响因素。结果表明,叠氮化反应的最佳条件为:Na N3摩尔加入量为理论值的1.10倍,混合溶剂中水占总体积的5%~25%,反应时间为10 h。TAA的收率为95.0%,纯度不小于96.8%。     

光功能金属有机骨架材料在爆炸物检测中应用的研究进展

传统的含能材料检测方法主要是基于化学传感和精密仪器测量,但这两种方法通常很难实现爆炸物的快速检测。近十多年来,在超分子材料和配位化学交叉领域,出现了一种新材料——光功能金属有机骨架材料(LMOFs),这种材料具有多孔性、高量子产率和稳定性等特征,被认为是一种优良的发光材料。一方面,LMOFs结合了有机发光材料和金属发光材料的优势,并通过骨架内能量传递提高体系的发光效率。另一方面,LMOFs具有的整齐的孔道结构及大的比表面,有利于对不同爆炸物分子的选择性识别。因此LMOFs在分子荧光识别和检测爆炸物方面展示了较好的应用前景。系统介绍了硝基类爆炸物、氮杂环爆炸物和非含氮爆炸物三类LMOFs在爆炸物识别和检测方面的研究进展,着重总结了LMOFs的识别机理和识别选择性。未来,LMOFs对爆炸物检测的研究可能更加重视材料的表面修饰、水稳定性提高和氮杂环爆炸物检测等方面的探索。     

叠氮肼镍半导体桥点火研究

研究了一种新型高威力起爆药叠氮肼镍(nickel hydrazine azide,NHA)的半导体桥(semiconductor bridge,SCB)点火性能,确定了其最佳的点火参数为压药压力60MPa,电容47μF,药剂粒度49μm。研究其电压-时间曲线和电压-点火能量曲线发现:在高电压下,半导体桥产生等离子体将药剂点燃,低电压下,半导体桥产生的焦耳热可以在炸药中形成热点,将药剂点燃。     

孔隙对TATB基高聚物粘结炸药有效弹性模量的影响

采用代表体积单元(RVE)建模方法,建立了与实际TATB基高聚物粘结炸药(PBX)微观结构近似的有限元计算模型,该模型可以生成炸药颗粒和孔隙随机分布、填充率和孔隙率任意调整的二维RVE。并采用该模型研究了孔隙大小、空间分布和孔隙率对TATB基PBX有效弹性模量的影响。结果表明:粘结剂内孔隙使得TATB基PBX在外载荷作用下易于变形,TATB基PBX的有效弹性模量显著减小,随着孔隙率增加,有效弹性模量呈指数减小;孔隙的空间分布对TATB基PBX有效弹性模量影响较大,当孔隙分布在粘结剂与炸药晶体之间界面时,容易造成粘结界面破裂而导致有效弹性模量显著下降,下降幅度超过50%;但孔隙的大小对TATB基PBX有效弹性模量影响不大。     

气体发生剂产气燃料研究进展

简介了气体发生剂的组成与应用。重点评述了唑类、胍类和嗪类等产气燃料的爆炸性能与国内外合成的研究进展。对比了传统叠氮类气体发生剂的性能,指出具有高产气量、燃速快、低燃温、热稳定性好、工艺性能好、无毒性、绿色环保等优点的新型气体发生剂是今后的研究重点。     

强约束固体炸药燃烧裂纹网络反应演化模型

为表征受约束装药非冲击点火后的反应演化行为,建立了燃烧裂纹网络反应演化理论模型。该模型量化了反应烈度,通过与实验结果对比验证了模型的适应性。结果表明：壳体约束越强,高温产物气体自增强燃烧越迅速,装药反应越剧烈,壳体破坏时装药反应度越大;装药结构尺寸越大,炸药反应初期高温产物气体流动和表面燃烧导致裂纹增压扩展过程的时间越长,但后期反应越剧烈,壳体破坏时装药反应度越大;点火阈值压力对装药最终的反应烈度影响不明显。炸药燃烧裂纹网络反应演化模型可较好地反映炸药本征燃烧速率、约束强度、装药结构尺寸等对反应演化的影响规律,为弹药在意外刺激下的安全性设计和烈度量化评估提供了理论基础。     

CL-20基挤注型传爆药药浆流变特性研究

通过差示扫描量热仪（DSC）测试,六氮杂异伍兹烷（CL-20）与聚叠氮缩水甘油醚（GAP）具有较好的内相容性;利用R/S流变仪分别研究了GAP与三乙酸甘油酯（GT）不同增塑比黏度、CL-20与GAP不同混合比例、不同温度、不同粗细比例的传爆药药浆黏度特性;研究结果发现,GAP与三乙酸甘油酯（GTA）不同增塑比例（3∶1、3∶2、3∶3）的混合黏度分别为0.85 Pa·s、0.45 Pa·s、0.30 Pa·s;CL-20固含量81%的粗（d50〈200μm）细（d50〈5μm）粒径传爆药药浆的黏度分别为10 Pa·s、30 Pa·s;不同粒度级配的药浆粗细比例（1∶2）与（2∶1）的药浆黏度相差不大;粗细比例（1∶2）CL-20固含量79%、80%、81%的药浆黏度依次升高。     

合成二乙基叠氮铝的溶剂效应

以氯化二乙基铝（ＤＥＣＡ）和叠氮化钠为原料合成二乙基叠氮铝（ＤＥＡＡ）时,反应介质的溶剂性质不同,产物及其收率也不同。在给电子溶剂四氢呋喃（ＴＨＦ）或烃与ＴＨＦ混合溶剂中,反应产物是ＤＥＡＡ·ＴＨＦ络合物;在给电子能力较弱的烃类溶剂中,得到ＤＥＡＡ,且以三聚体形式存在;在无给电子能力的烃类溶剂中如正己烷、环己烷中,没有得到任何反应产物。随着溶剂给电子能力增加,依次用正己烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯为反应介质时,ＤＥＡＡ的收率由零逐渐增大。此外,还讨论了溶剂在合成ＤＥＡＡ反应中的其它化学作用