CL-20/HMX共晶含能材料研究进展

含能材料共晶化是获得高能低感含能材料的重要途径,不同含能材料形成共晶可以有效改善含能材料的氧平衡及感度,提高其爆热、作功能力及安全性等性能。CL-20/HMX共晶含能材料是高能低感共晶含能材料的代表,CL-20/HMX共晶既保留了CL-20的能量水平又降低了CL-20的感度,是解决CL-20应用问题的有效途径。本文通过对比CL-20/HMX共晶与CL-20及HMX性能上的差异,说明了CL-20/HMX共晶研究的必要性,并从CL-20/HMX共晶的制备方法、形成机制、性能及应用方面,综述了CL-20/HMX共晶研究的最新进展。重点对比了CL-20/HMX共晶制备方法的优劣,总结了CL-20/HMX共晶形成机制,分析了不同制备方法获得的CL-20/HMX共晶性能差异,评述了CL-20/HMX共晶的发展现状及应用前景。     

CL-20/NQ复合含能微球的制备及其表征

为了降低CL-20感度,采用喷雾结晶工艺将钝感炸药NQ包覆在CL-20表面,制备CL-20/NQ复合含能微球。使用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、X-射线衍射(XRD)、撞击感度仪对其形貌、热稳定性、晶型、撞击感度进行测试分析。结果表明:NQ呈球体团聚,并成功地包覆在CL-20表面,所得CL-20/NQ复合颗粒为球形,粒径约为20μm,包覆后CL-20晶型保持为ε型,与CL-20原料相比,CL-20/NQ复合含能微球的活化能提高了72.62 k J/mol,热稳定性大大提升,撞击感度与CL-20原料、CL-20/NQ简单混合物相比,特性落高分别提升32.65 cm、10.9 cm,机械感度降低。     

CL-20/FOX-7共晶的理论研究

采用分子动力学(MD)模拟和DFT-B3LYP/6-311++G**理论研究了2,4,6,8-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷(CL-20)与1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的共晶结构.其中,共晶的不同摩尔配比用MD模拟实现,CL-20和FOX-7结构借助B3LYP/6-311++G**最优化,并计算了单体的表面静电势.在此基础上,结合总配位能量(ISPE)预测共晶的相互结合位点.结果表明,只有当化学计量比为1:1时才可以生成CL-20/FOX-7的共晶,与MD方法的结论一致.CL-20/FOX-7共晶的结合位点的顺序依次是:F5-C9(19.82kJ/mol)F5-C3(15.07kJ/mol)F5-C4(14.84kJ/mol)F5-C1(14.67kJ/mol).     

CL-20/NQ共晶材料的分子间作用研究及晶型预测

利用密度泛函理论研究了四种CL-20/NQ的共晶结构(a,b,c,d),并对其分子间相互作用、炸药性质和晶型进行了分析和预测.结果表明,CL-20/NQ共晶是由一系列弱氢键和范德华力共同作用形成的,且四种结构相互作用能大小排序为cbda;其次CL-20/NQ共晶结构的感度相比于CL-20单体都有所降低,且在结构b和c表现较为明显;最后形成Cl-20/NQ共晶的可能晶型为单斜晶系,P21/c空间群,其晶胞参数是a=13.9820?,b=14.0933?,c=9.5160?,α=γ=90.000°,β=93.853°,V=1870.910?3,Z=4.为今后CL-20/NQ共晶研究提供理论指导.     

CL-20/GO纳米复合含能材料的制备与性能研究

以多层氧化石墨烯为原料,高能炸药六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为填料,采用超声吸入法制备了CL-20/GO的纳米复合含能材料。利用TEM、DSC-TG、XRD对制备的样品进行了表征;并对制备的样品进行了光点火实验。结果表明:采用实验方法制备出了CL-20/GO纳米复合含能材料,证实了GO片层内部和片层上的负载物质为CL-20晶粒,负载部位在GO的片层内和片层上,呈晶粒状,清晰可见,分布较分散,无团聚,粒子大小主要集中在10~20 nm范围内,个别粒子尺寸较大,约40 nm;CL-20/GO纳米复合含能材料的起始分解温度、分解峰值温度较纯CL-20均有所提前;CL-20/SMWNTs光敏感性强,50 W的激光能量就可以将其点燃。     

梯恩梯密度对冲击波感度的影响

采用大隔板法、电测法、压阻法及高速摄影技术,对几种不同密度的压装和注装梯恩梯药柱,做了一系列的实验,得到了不同装药方法下各种密度的50％爆轰时隔板厚度、起爆压力和起爆深度。实验结果表明,炸药成型方法和密度对冲击波感度有明显的影响。     

关于含能材料硝胺撞击感度的研究

作者在利用Gaussian 98DFTB3P86/6-31G**水平研究了36种炸药分子的撞击感度与其分子结构关系并取得较好结果的基础上,又对33种硝胺炸药分子,仍采用人工神经网络方法进一步研究了撞击感度与分子结构特征量的关联关系.结果表明,所实验的硝胺其含特征量△E(原子化能)的输入方案预测结果最理想,即△E与撞击感度的关联度最强,说明△E可作为预测其撞击感度的标志性指标.     

脂肪族硝基含能化合物撞击感度的QSPR研究

基于定量结构-性质相关性(QSPR)原理,研究脂肪族硝基化合物撞击感度与其分子结构间的内在定量关系.应用遗传函数算法筛选出与撞击感度密切相关的6个参数作为分子描述符;采用多元线性回归方法建立基于该6参数的脂肪族硝基化合物撞击感度预测模型.分别采用内部验证及外部验证的方式对模型性能进行验证,研究结果表明模型具有较高的稳定性、预测能力及泛化性能.     

PTFE/Ti/W含能材料爆炸冲击反应特性研究

作为一种新概念高效毁伤元,PTFE基含能材料不仅可以对目标实现动能侵彻毁伤,还可在冲击条件下发生化学反应,产生内爆效应,从而提高毁伤效能.文中通过试验方法研究了不同W质量分数PTFE/Ti/W含能材料在炸药爆炸冲击加载条件下的化学反应特性,并与不含活性Ti的惰性PTFE/W材料进行对比.采用狭缝装置及高速摄像系统记录了含能材料的冲击反应过程,利用试验测量数据计算了含能材料的动力学参数,并讨论了不同材料的反应释能差异.结果表明,PTFE/Ti/W含能材料在炸药驱动下的化学反应具有非自持性,传播距离、W粉质量分数及孔隙度对反应释能影响显著.     

钝感火工品中新技术、新含能材料研究进展

现代战争对弹药的安全性、防爆能力、抗打击能力的要求很高,火工品是弹药的引传爆装置,是武器装备的功能首发元件,敏感度很高,在恶劣的作战环境中,为提高作战人员和作战武器的安全性,钝感火工品的研究成为各国研究的热点。随着光学,电磁学领域的科学研究的不断进步,新技术在钝感火工品的研究中也有广泛的应用。新含能材料在弹药安全性与可靠性的研究中有着巨大的优势。本文通过对钝感火工品相关的激光点火,爆炸逻辑网络与冲击片雷管等技术进行综述,探讨新技术的发展及新含能材料的发展前景与发展方向。     

风帽材料对PTFE/AL含能枪弹侵彻土壤深度的影响

风帽材料是影响PTFE/Al含能枪弹侵彻土壤深度的一个重要因素,为了研究风帽材料对PTFE/Al含能枪弹侵彻土壤深度的影响,采用弹道枪垂直侵彻土壤的试验方法,设计了单一变量对比试验,在相同枪弹外形、初速及土壤组分情况下,对比分析尼龙、铝合金、钢、PEFE/Al四种风帽材料的PTFE/Al含能枪弹侵彻单位距离所需的能量,获得最大空腔位置与侵彻深度的关系.试验结果表明,延迟PTFE/Al含能材料激发时间有利提高PTFE/Al枪弹侵彻土壤的深度,采用铝合金风帽材料的PTFE/Al枪弹侵彻单位距离土壤所需能量最小.     

废弃含能材料的资源化利用

废弃含能材料主要来源于退役武器和超过储存期的弹药,是特殊性质的危险品,传统的处理方法是焚烧法,没有物尽其用,且造成环境污染。几种资源化利用的途径是：再生用于军事、转变为化工原料或产品、作为一般或特殊能源、作为主要组分制成民用炸药。研究结果表明,将其制成民用炸药,能充分利用含能材料特有的燃烧和爆炸性质,具有处理过程安全、处理成本低、操作简单、无三废排放及产品性能好的优点,利于实现工业化,是大规模处理和利用废弃含能材料的较好途径。     

几种硝铵类炸药在外电场作用下分子的静电火花感度和它们电子性质的关系

本文采用DFT-B3LYP方法,在6-31G*基组下研究了在有无外电场作用下的几种硝胺类炸药分子的最高占有轨道能量HOMO和最低未占据轨道能量LUMO以及能级能隙Egap的性质.同时也研究了这几种硝铵类炸药的静电火花感度与分子的能级间隙Egap的关系.经过分析得出,在有无外场作用下硝铵电火花感度的计算值跟实验值都很接近.     

激光点火中含能材料的起爆特性研究

激光点火作为一项新型的高科技点火技术,凭借其良好的稳定性已逐步被应用到多个领域。在激光点火过程中,含能材料的点燃是最重要的部分,通过物理模型和数学模型,对含能材料在激光作用下的诸多着火特性进行了分析。     

沙利度胺手性分子在非对称外电场作用下的光谱特性

用密度泛函理论B3P86和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法,在6-311++G(2df)基组水平上,计算沙利度胺(C13H10N2O4)手性分子第1~第8个激发态的激发能(ΔE)、跃迁波长和振子强度,并研究外电场对C13H10N2O4手性分子激发态性质的影响.结果表明,C13H10N2O4分子各激发态的ΔE随电场强度的增加而增加,即电子在有限外电场作用下不易被激发.     

钝感火工品中新技术、新含能材料研究进展

 火工品的敏感度及抗干扰能力是影响弹药安全性的重要因素.因此,大力发展钝感火工品,对提高弹药安全性有重要意义.本文对钝感火工品领域的激光点火、爆炸逻辑网络和冲击片雷管等前沿技术进行了综述,介绍了其结构原理、发展历程和国内外最新的研究成果,同时通过对国内外技术水平进行比较,总结了中国与国外技术的差距及技术瓶颈,展望了上述技术未来的发展趋势.另外,对国外最新研制成功的LLM-105、DAAzF、FOX-7、TNAZ等新含能材料进行了综述,介绍了这几种含能材料在安全性和能量水平等方面的巨大优势,并对其在钝感火工品中的应用前景进行展望.最后,总结了中国在钝感火工品研究中存在的不足,并对中国应走的研究路线提出了几点建议.     

铝热剂填充改性PTFE/Al含能材料实验研究

为了提高PTFE/Al含能材料的力学特性,利用铝热剂对零氧配比的PTFE/Al含能材料进行了填充改性,并对改性后的含能材料进行了准静态压缩实验,获得最优配比.利用最优配比制备了含能破片,采用25 mm口径弹道炮进行发射,通过高速摄影仪记录破片的冲击过程.试验结果表明,改性后的PTFE/Al力学强度约为纯PTFE/Al的1.3倍,在1 084~1 667 m/s的撞击速度下伴有猛烈的爆炸作用,证明新材料具有可靠的冲击起爆特性,穿甲孔径比为1.91~2.54.     

多氮含能材料的研究概述

对国内外多氮含能化合物的研究以及应用进行了综述,介绍了多氮含能化合物中具有代表性的全氮含能化合物、叠氮含能化合物及高氮含能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多氮化合物的理化性能,为此类化合物的分子设计提供了参考.     

多硝基芳香族化合物的静电火花感度与分子的电子性质的关系

主要研究多硝基芳香族化合物的静电火花感度与分子的电子性质的关系。应用密度泛函理论,在B3LYP/6-311G(d,p)水平下对分子进行几何结构的全优化和频率计算,建立了静电火花感度与最低空轨道能级、硝基所带的电荷、芳香环的个数以及芳香环上某些取代基的个数之间的关系式。试验组的17种化合物和测试组的11种化合物,通过该关系式计算得到的静电火花感度值与试验值十分合理的接近。因此,该方法可用来预测多硝基芳香族化合物的静电火花感度。