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- 复合固体推进剂作为发动机的动力源,其性能决定了发动机的性能水平。经过八十余年的研究,从最初的聚硫推进剂到丁羟推进剂、NEPE推进剂,我国推进剂的能量水平和综合性能取得了长足的进步。随着现代装备的发展,对复合固体推进剂高能量、高性能、强适应、长寿命和高安全、高质效、低制造成本等方面的综合性需求越来越强烈。 开展高性能推进剂创制与应用研究,包括新型高能物质创制、推进剂设计及结构调控新方法、成型新工艺与新装备,以及通过信息化、数字化、智能化技术赋能推进剂领域配方产品研究和制造技术开发,对实现推进剂性能和制造水平的跨越式提升,推进复合固体推进剂品种更新换代和制造能力转型升级具有重要的意义。 高性能推进剂创制与应用专题,选择刊载了推进剂领域的近期部分研究成果,包括观点1篇、研究论文9篇,综述3篇,以供国内外同仁一起交流,共同促进高性能推进剂技术发展。
- 工程结构,如建筑、桥梁、道路、隧道、大坝、港口等,承载着现代文明运行和发展的物质基础,同时作为容纳社会活动的人造空间,其安全问题直接关系到社会的和谐稳定和经济的繁荣发展。当前,各种事件以及工业意外爆炸事故时有发生,此类事件的突发性和破坏性给公共基础设施和人民的生命财产安全带来了严重的威胁。因此,工程结构的爆炸毁伤分析与评估具有重要的科学意义和社会价值。相关科学问题包括但不限于:各类含能材料爆炸冲击波传播演化规律及其对工程结构的爆炸荷载特性的影响,爆炸冲击波造成的结构局部和整体毁伤模式,以及碎片、飞散物等对结构内部人员和设备的次生毁伤问题。此外,还包括爆炸作用下结构构件的损伤破坏、失稳导致整体结构的连续倒塌分析方法,结构在多次爆炸下的累积损伤以及爆炸-火灾等多灾害耦合风险评估等。 为此特组织出版“工程结构爆炸毁伤分析与评估”专题。本期专题共收到9篇论文,观点论文1篇,研究论文7篇,综述1篇,展示工程结构爆炸毁伤分析与评估中备受关注的热点问题。希望通过本专题的出版,促进相关领域学者的深度交流,凝聚多学科智慧,为提高公共基础设施安全防范能力,优化工程结构抗爆设计、强化应急管理和爆后修复提供重要支持和指导。
- 含能材料的高能化是国家的重大战略需求。从第一代单质含能材料TNT,到二代RDX、HMX,以及三代CL-20,它们的释能方式主要是CHON元素之间的氧化还原反应,能量极限为2.0—2.2TNT当量,进一步发展受限。全氮化合物材料是以高生成焓、N-N高能键断裂释能方式为主要特征的新一代含能材料,理论估算能量极限可以达到3.0TNT当量以上,但其常态稳定性和制备过程的复杂性,导致发展过程缓慢。在CHON与全氮之间寻求一个中间物质状态,即高氮化合物,其释能方式以高能键断裂为主,辅以氧化还原反应耦合协同增效,这样为其能量水平大于2.2TNT当量物质创制,提供了实施可能性,设计同时兼顾了能量稳定性安全性制备难易程度的平衡关系。高氮含能化合物创制专题,选择刊载了高氮/全氮含能化合物的近期部分研究成果,包括观点1篇,研究论文10篇,综述2篇,以供国内外含能材料创制和应用同仁一起交流,共同促进推动新一代含能材料发展进程。
- 云爆/温压含能材料与传统混合炸药相比,具有高能量、高安全特征,可形成长时高温、高压、窒息等传统炸药不具备的毁伤效应,特别适用于打击丘陵、丛林、堑壕、碉堡等半封闭或封闭空间内的有生力量,并形成强大的心理震慑。21世纪以来,云爆/温压含能材料的多次应用,取得了良好的效果,近年更被世界各国争相研制。 尽管云爆/温压含能材料已经实现了初步应用,呈现良好的发展前景,但仍然存在诸如云爆燃料激波抛撒雾化机理不清晰、装药结构对温压炸药释能机制影响不明确、新型氧化剂应用安全性研究不完善、应用场景对毁伤效应影响规律研究不全面等问题。为此,本刊特组织出版“云爆/温压含能材料”专题。专题共收录6篇论文,其中观点1篇,综述1篇,研究论文4篇。从云爆/温压含能材料设计与应用过程中涉及到的燃料流变机制、炸药能量释放机理、新型氧化剂应用安全性、装药结构设计等方面探讨了该领域的研究进展。希望本专题的出版,可以加强相关研究人员的学术交流,共同推动我国云爆/温压含能材料相关科学技术的发展。 对所有来稿作者、审稿专家的大力支持表示衷心感谢。
- 改善材料性能、发展新型品种一直是含能材料研究的核心任务。任何材料的宏观性能都是由其化学组成和组织结构两个要素决定的,含能材料的发展以往偏重于组成变化,即研发新化合物和新配方,近年来,含能材料的多尺度结构对其性能的影响越来越受到关注,对含能材料结构的设计和调控已成为改善含能材料性能的有效手段,复合含能材料的组装也成为新材料创制的一个深具潜力的方向,为含能材料的发展注入了新的活力。 为了更好地展示含能材料在微结构设计、制备及应用等技术方面的研究进展和新成果,促进含能材料能量与安全水平的双向提升,特组织出版“含能材料微结构设计、制备及性能”专题。本专题共13篇论文,其中观点1篇、综述1篇、研究论文11篇,介绍了含能材料不同的微结构设计、制备工艺、性能研究的基础理论或新技术。希望通过本专题的出版,促进含能材料相关领域学者的交流与合作,为含能材料技术的研究创新提供帮助,推动我国含能材料相关学科的健康持续发展。
- 爆炸产生的冲击波和破片会造成严重的杀伤和破坏作用。爆炸事故会给国民经济和人民生命财产造成巨大损失。含能材料的爆炸效应和安全防护已成为公共安全等领域中重点关注的问题。 近年来,我国的研究学者在含能材料等爆炸物的爆炸效应和防护结构分析设计方面取得了很多重要的创新性研究成果。本专题共收录论文10篇,其中研究论文9篇、综述1篇,对含能材料等爆炸物的爆炸效应、防护结构在爆炸冲击波及破片侵彻下的动态力学行为和防护机理进行了分析研讨,为推动爆炸防护技术的发展和含能材料的安全使用提供了科技支撑。
- 发射药是身管武器的动力能源,其设计的先进性是决定装备射程、精度、威力等性能的核心与关键。随着装备系统向数字化、信息化、智能化的方向发展,对发射药的能量、能量释放控制、环境适应性、武器匹配性等提出了更高的要求。 近年来,我国发射药科研工作者在新型功能添加剂设计、先进发射药制造工艺、能量释放控制方法、发射药综合性能评价、应用效应等方面取得了众多的研究成果,为提升我国发射药与装药的综合性能奠定了坚实的理论基础。为此,特组织出版“发射药与装药设计”专题。本专题共收到12篇论文,综述2篇,研究论文10篇,从科学原理、技术创新、工程应用等角度展示了发射药领域取得的新进展、新成果,并分析、展望了未来的发展方向。希望通过本专题的出版,促进发射药相关领域学者间的交流,为发射药技术的科学研究、行业管理、企业制造等提供参考,推动我国发射药技术的快速健康发展。
- 含能化合物能量与安全性的矛盾极大限制了高能材料在高价值平台中的应用,同时也制约了装备的性能提升。因此,研制兼顾高能量与高安全性的新型含能化合物受到世界各国的高度重视。 富氮杂环骨架多数具有平面共轭结构、高热稳定性、以及丰富的可修饰化学位点等特点。通过向富氮杂环骨架中合理引入致爆基团和稳定化基团,有助于实现分子能量密度和稳定性的协同提升。近年来,富氮杂环含能化合物受到各国科研人员的广泛关注,新型骨架设计策略、分子构建方法、性能评价等研究成果不断涌现,为含能材料综合性能跃升奠定了坚实的理论基础。
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优先出版日期:2025-06-13 DOI: 10.11943/CJEM2025044
摘要:类胡萝卜素具有优异的自由基捕获能力和较低的生物毒性,为探究其作为推进剂安定剂的应用潜力,采用差热分析法、甲基紫试纸试验、等温热失重法、真空安定性试验和绝热加速量热法等测试方法,研究了番茄红素、β-胡萝卜素、叶黄素和虾青素4种典型类胡萝卜素对硝化棉和吸收药体系的安定作用。结果表明,4种类胡萝卜素均可显著增强硝化棉及吸收药的热稳定性,其安定效果优于传统安定剂。其中,虾青素使硝化棉的甲基紫试纸变色时间延长40 min,热失重率降低17.90%,绝热分解最高温升速率降低0.134 ℃·min-1,单位质量释放的气体压力减少12.0 kPa;使吸收药的甲基紫试纸变色时间延长34 min,热失重率降低14.18%,表现出最优异的性能。结合自由基清除能力测试和中间体结构分析对类胡萝卜素的安定机理进行了探究。结果显示,类胡萝卜素能够高效捕获氮氧自由基,当浓度达到8 mmol?L-1时,其清除率接近90%,有效抑制了硝化棉和吸收药的自催化分解过程;同时,其生成的二次衍生物不含亚硝胺基团,显著降低了毒性风险。
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刘丁, 张言, 牛诗尧, 赵凤起, 李思恒, 董英楠, 曲文刚
优先出版日期:2025-07-10 DOI: 10.11943/CJEM2025016
摘要:含能材料燃烧是一个复杂的多阶段过程。通过研究热分解与燃烧反应,建立精准的燃烧反应动力学模型,可有效预测含能材料的热行为,对其合成、生产、运输、贮存及在现代武器装备中的实际应用都有重要意义。相比于传统含能材料,第三代含能材料的能量密度更高,对其热稳定性提出了更高的要求。综述了第三代含能材料,包括离子型含能材料和共价型含能材料的热性能及燃烧研究进展。分别从热分解图谱、热分解路径和机理以及燃烧性能研究三方面,阐述了典型第三代含能材料热性能与燃烧反应研究现状,指出了目前研究存在的不足,并展望了第三代含能材料热行为的研究方向,提出需构建多尺度耦合研究体系:基于新型试验设备的燃烧参数高精度测量、燃烧中间体精准诊断、以及量子化学-机器学习-流体力学跨尺度建模,实现从自由基机理到宏观火焰传播的全链条解析。
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樊超, 李博豪, 张彭超, 魏宗亮, 秦能, 马宁, 谢中元
优先出版日期:2025-07-25 DOI: 10.11943/CJEM2025055
摘要:为强化对多腔室混合工艺安全性的认识,以某浇注PBX为对象,建立了基于欧拉方法的多腔室捏合机内多组分物料连续混合的多相流CFD数值模型,并开展试验验证了模型的可靠性。基于模型研究了桨叶转速、捏合间隙、桨叶构型等关键工艺及结构参数对混合安全刺激量的影响规律。结果表明,从进料腔室到出料腔室,各腔室内的压力水平逐渐降低;增大桨叶转速有利于降低腔室内的压力,但剪切刺激明显增强,随着桨叶转速从15 r·min-1增加至75 r·min-1,捏合机内的峰值压力从402966 Pa减小至258107 Pa,峰值剪切力从6268.5 Pa增大至16607.9 Pa;增大捏合间隙明显降低了腔室内的压力及剪切力,随着捏合间隙从1 mm增加至5 mm,捏合机内的峰值压力从391094 Pa减小至284478 Pa,峰值剪切力从8320.5 Pa减小至3982.6 Pa;相较于两翼-两翼型桨叶,四翼-两翼型桨叶由于具有更多的捏合位点会产生更强的剪切刺激,但桨叶翼型对捏合压力的影响较小,腔室1~7采用四翼-两翼型桨叶及两翼-两翼型桨叶时,捏合机内的峰值剪切力分别为7481.3 Pa和4518.1 Pa。
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2025,33(9):961-980, DOI: 10.11943/CJEM2025138
摘要:含能材料的多尺度结构与刺激动态响应机制研究存在非均质特性及跨时空演化带来的实验诊断难题,制约了对其安全性和能量释放特性的深入科学认识。以中子源、同步辐射光源及大型激光为代表的大科学装置,凭借深穿透性、极端加载条件与高时空分辨能力,为解决这些问题提供了关键手段。综述了国内外大科学装置在含能材料的多尺度微结构、药柱残余应力、冲击加载物性、细观结构演化、爆轰反应特性等方面的研究进展,中子散射技术通过深穿透特性与轻元素灵敏性,实现了炸药内部微纳结构及残余应力的无损定量表征;高亮度X射线相衬成像和动态X射线衍射技术,以亚微米级分辨率揭示了冲击加载下缺陷动态演化过程,并原位捕捉了爆轰波阵面结构及纳米碳产物的动力学特征;强激光加载结合超快光谱技术,获取了炸药在高压下的Hugoniot数据和起爆反应机理。未来需开发多场耦合加载诊断平台,进一步提升装置时空分辨率,贯通多装置数据融合分析,为炸药动静态安全与反应特性认识、炸药结构设计与性能提升提供技术支撑。
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2025,33(9):981-992, DOI: 10.11943/CJEM2025098
摘要:机器学习作为新兴的数据驱动技术,为含能材料的智能化研发提供了新的技术途径。然而,含能材料的数据稀缺与数据异构性并存的难题,已成为制约其建模精度与推广应用的核心瓶颈。围绕当前含能材料数据的获取路径与存在的问题,从“数量扩展”与“质量提升”两个维度评述了主流的数据优化策略。在数量扩展方面,介绍了简化分子线性输入规范(Simplified Molecular Input Line Entry System,SMILES)枚举、生成对抗网络(Generative Adversarial Networks,GANs)与迁移学习等技术在提升模型泛化能力中的应用进展;在质量提升方面,探讨了异常值识别、预处理规范、特征工程对增强模型鲁棒性与可解释性的作用。研究表明,合理的数据优化不仅能有效缓解数据匮乏问题,还能显著提升模型在小样本和复杂结构条件下的预测稳定性与结构外推能力。最后,提出构建高通量实验平台、统一数据标准及发展智能化闭环体系的未来方向,为推动含能材料的数据生态构建与智能研发提供了可行路径与方法参考。
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2025,33(9):993-1004, DOI: 10.11943/CJEM2025100
摘要:富氮含能化合物因其高生成焓和清洁的分解产物,在推进剂、炸药和气体发生剂等研究领域受到了广泛关注。然而,作为富氮含能化合物的重要分支,全氮及具有链状氮结构的长氮链含能化合物的研发进展受到了阻碍,这主要源于氮源的缺乏以及高效构建氮链骨架的合成方法稀缺。通过对全氮离子型含能化合物,以及至少含有6个氮原子相连的长氮链含能化合物在设计思路、合成手段和突破进展方面进行了综述,为设计和开发具有里程碑意义的高能量密度材料提供参考。
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2025,33(9):1005-1014, DOI: 10.11943/CJEM2025150
摘要:混合动力火箭发动机是一种将不同相态的燃料和氧化剂分开储存的热化学推进方式,具有结构简单、成本较低和推力可调等优点,使其在军事和商业领域拥有广泛的应用前景,但是燃料的低退移速率及与力学性能的不平衡性制约了混合火箭发动机的发展。本论文总结和介绍了典型混合火箭发动机燃料的组成、燃烧特性、规律及提升燃料燃烧性能的关键技术,分析了增材制造型燃料的制备方法和燃烧性能。展望了未来先进混合动力火箭发动机燃料的发展方向和趋势,为该类发动机性能的提升提供借鉴与参考。
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2025,33(9):1015-1028, DOI: 10.11943/CJEM2025136
摘要:发射药的能量释放规律是决定枪炮武器性能的核心与关键因素之一,对其控制方法的研究具有重要意义。在分析发射药组分、结构和基本燃烧定律的基础上,对几何形状控制、表面钝感包覆、化学分子剪裁等能量释放规律控制方法的发展及演化进行了系统性归纳总结,剖析了近年来我国自主创新的控制方法与技术特点,展望了未来创新发展的方向。期望为我国发射药与装药应用的研究提供参考和指导。
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2025,33(9):1029-1049, DOI: 10.11943/CJEM2025093
摘要:高能低感单质炸药因其兼具高能量与高安全性能,在国民经济、军事工业以及航空航天领域展现出至关重要的作用,已成为当前含能材料研究领域的核心课题之一。近年来,围绕高能低感单质炸药分子创制,世界各国科学家开展了广泛的研究。研究系统梳理了自2001年以来报道的爆速超过8750 m·s-1、撞击感度低于15 J且热分解温度大于200 ℃的27种单质炸药,涵盖单环、多环及稠环三大类化合物。详细阐述了各类单质炸药的合成路径、结构特征及其性能表现,并深入分析了高能低感单质炸药创制过程中面临的挑战和瓶颈问题。此外,基于现有研究进展,对未来发展趋势进行了展望:提出应基于实际需求,强化分子设计能力,重点关注分子缺陷修复、合成工艺可行性、成本控制以及新兴技术在该领域的应用。
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2025,33(9):1050-1066, DOI: 10.11943/CJEM2025139
摘要:含柔性序列的羧酸酯小分子普遍具有钝感、低玻璃化转变温度(Tg)、制备工艺简单且本质安全性高、与固体推进剂组分兼容性好等特点,已成为研制低易损、低温强适应性配方首选增塑剂。然而含能基团的缺失导致此类增塑剂能量密度较低,不利于配方高能化发展。在酯类有机分子结构中引入能量较高、对热和机械刺激钝感的偕二硝基(─C─(NO2)2)含能基团,通过精准调控─C─(NO2)2的数量与结构分布、柔性烷基序列构型及其链段长度,协同发挥不同功能性基团的独特优势,是获得准理想含能增塑剂的关键。本研究从硝基酯类含能增塑剂的分子结构出发,详细研究了结构对其性能和应用价值的导向作用,总结了此类增塑剂构效关系的本质规律,提出了基于机器学习强化的分子结构设计与理论计算、高通量模式的材料制备技术及发动机配方应用验证相结合的研究模式作为未来含能增塑剂的重点研发策略。
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2025,33(9):1067-1083, DOI: 10.11943/CJEM2025168
摘要:双螺杆挤出技术因其卓越的混合能力、加工灵活性及安全性,成为含能材料连续加工领域的重要驱动力。研究综述了国外双螺杆挤出技术在含能材料领域,尤其是在推进剂、发射药及混合炸药连续制造中的关键应用进展,详细讨论了双螺杆挤出设备的类型、工艺流程及其模块化设计带来的工艺适应性和安全提升,总结了美、法、荷等国在推进剂和发射药连续化生产等方面的国际合作与产业化成果。最后,分析了当前该技术在精细均匀加工、安全监测和理论建模等方面面临的主要挑战,展望了其高端装备智能制造及绿色环保工艺的发展趋势,为双螺杆挤出技术高效、安全制造和创新含能材料加工提供理论基础和工程实践路径。
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杨俊义, 鲍明昊, 张淇祯, 皮博中, 徐建勇, 欧阳的华, 程鹤, 俞春培, 张文超
2025,33(9):1084-1093, DOI: 10.11943/CJEM2025190
摘要:针对微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS)火工品对高性能含能材料及其原位集成方法的迫切需求,提出了安全、可控的电化学合成策略在铜基底表面原位合成Cu3Cl(N4C-NO2)2含能金属配合物,系统探究了氯离子浓度对产物纯度、晶体结构及微观形貌的影响规律,并完成了含能金属配合物物相形貌、含能特性与感度的综合表征。结果表明:氯离子浓度显著影响含能金属配合物的物相组成,当Cl-浓度为0.6 mol·L-1时,可获得高纯度、高结晶度的Cu3Cl(N4C-NO2)2-0.6含能配合物晶体;DSC分析显示其热分解峰值为301.7 ℃,放热量为1877.8 J·g-1,表观活化能约为157~159 kJ·mol-1,表现出优异的热稳定性和能量输出特性,激光点火实验显示其具有良好的起爆性能;静电感度测试表明电化学方法原位集成的含能配合物晶体薄膜具备优异的静电安全性。
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2025,33(9):1094-1102, DOI: 10.11943/CJEM2025153
摘要:微纳米复合含能材料因其优异性能而备受关注,在炸药和推进剂研究领域具有广阔的应用前景。静电喷雾法作为新兴的复合材料制备技术,对含能材料的组装与能量释放调控具有重要影响。针对微米铝粉燃烧不充分、释能效率低以及点火延迟长等问题,采用静电喷雾法成功制备出各组分均匀混合的六硝基六氮杂异伍兹烷/聚偏二氟乙烯/纳米铝(CL-20/PVDF/nAl)基复合含能微球,并借助三氧化二铁(Fe2O3)和还原氧化石墨烯(rGO)对其协同改性。结果表明,静电喷雾法制备的样品形貌规则、尺寸均匀、球形度高,粒径约为1~7 μm。相较于物理混合样品,微球展现出更优异的热性能与燃烧性能。此外,氧化剂Fe2O3以及催化剂rGO的添加可以显著改善微球的释能效率和燃烧性能,并在其含量分别达到20%和4%时获得最短燃烧时间7 ms、最小点火延迟时间0.13 s、最大平衡压力2.17 MPa以及最大升压速率1.63×104 kPa·ms-1。
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2025,33(9):1103-1112, DOI: 10.11943/CJEM2025151
摘要:为研究湿热耦合环境对HNIW晶体结构稳定性影响及作用机制,采用加速老化、原位X射线衍射及分子动力学模拟等方法,研究了80~100 ℃、70% RH~100% RH湿热条件下HNIW的相变行为及其内在诱因。结果发现湿热环境下HNIW晶变温度与热刺激相比大幅降低,从135 ℃降低到80 ℃,HNIW的颗粒尺寸效应导致其出现ε→γ和ε→α的多路径相变行为,表明晶体特性的差异是导致HNIW出现多路径相变的关键因素,其中超细炸药的ε→γ相变速率最快;在低于70%RH湿热条件下HNIW的相变并不明显,但其微结构损伤将导致晶相结构稳定性变差且热晶变温度降低。结合理论计算得出,通常湿热环境会诱导HNIW发生液-固界面反应,水分子通过表面微溶诱导成核生长机理促使炸药发生晶型转变,从而嵌入到HNIW晶体内部形成α晶型,但这种嵌入方式具有选择性,对超细颗粒将直接转变为高温稳定的γ晶型。
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2025,33(9):1113-1122, DOI: 10.11943/CJEM2025113
摘要:基于仿真模拟和试验相结合的方式对HMX基散粒体在模压成型过程中的力学行为进行研究,构建常规药柱模型和射流装药模型获得了药柱成型和晶体损伤规律,并对成型压力和密度进行实验验证。研究结果表明:模具尺寸增大导致应力传递效率降低,药柱密度梯度显著增强,直径25 mm药柱的晶体损伤率(13.94%)较10 mm药柱(4.55%)提升近3倍;射流装药双向压制中,上下压头载荷-位移曲线对称性验证了应力均衡传递机制,侧壁压力模拟误差(43.24 MPa)揭示了颗粒球形简化对摩擦效应表征的局限性;通过实验验证,常规药柱密度仿真误差低于5%,射流装药轴向压力预测精度达94.3%,证实模型可靠性。
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饶硕雯, 任春醒, 郑默, 徐立环, 牛诗尧, 曲文刚, 高红旭, 李晓霞
2025,33(9):1123-1134, DOI: 10.11943/CJEM2025081
摘要:面向利用ReaxFF MD模拟研究含能化合物热解燃烧机理共性规律的需求,构建了含能化合物热解反应机理数据综合分析平台ReaxMDDB-EMs。提出和建立了预处理与批量导入相结合的自动导入策略,测试结果表明含有百万物种和百万反应数据的导入耗时减少为26.8 h、性能提升了约18倍,为解决海量反应数据导入耗时过长问题提供了一种有效方案。研发的多层次的反应机理分析方法可多角度对汇集的海量反应数据进行统一检索、统计分析和结果的可视化。利用ReaxMDDB-EMs对4种硝胺含能化合物热解特性的研究应用表明:建立的ReaxMDDB-EMs可在汇集了多种含能材料热解反应空间内综合分析获得其反应机理的共性规律、揭示材料结构与反应性关系,有望为大数据时代数据驱动的含能材料按需设计的新研究范式提供一种高效平台。
2025年第33卷第9期 含能材料近期趋势与发展探讨
>综述
>制备与性能
>计算与模拟
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推进剂
2021-2023 发表
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发射药(2023年)
2021-2023 发表
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安全毁伤
2021-2023 发表
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火工品
2021-2023 发表
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制备与性能
2021-2023 发表
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晶体与显微分析
2020-2022 发表
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化学推进剂
2021-2022 发表
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热分解、安全性能与评价
2021-2022 发表
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制备与性能——材料成型表征研究
2021-2022 发表
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制备与性能——合成表征研究
2021-2022 发表
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制备与性能——合成与性能研究
2021-2022 发表
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推进与发射——推进剂构效关系
2021-2022 发表
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推进与发射——推进材料制备与性能
2021-2022 发表
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计算与模拟——结构约束下的材料结构与响应
2021-2022 发表
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计算与模拟——材料结构演化
2021-2022 发表
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计算与模拟——材料性能预测
2021-2022 发表
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庆三八妇女节专辑-2021
2020 发表
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分析检测
2020年
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点火损伤
2020年
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爆轰物理
2020年
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- 观点
- 综述
- 含能快递
2025,33(8):817-819, DOI: 10.11943/CJEM2025179
摘要:
2025,33(7):683-688, DOI: 10.11943/CJEM2025083
摘要:
2025,33(5):419-422, DOI: 10.11943/CJEM2024272
摘要:
2024,32(12):1257-1259, DOI: 10.11943/CJEM2024214
摘要:
2024,32(10):1011-1013, DOI: 10.11943/CJEM2024226
摘要:
2024,32(3):232-234, DOI: 10.11943/CJEM2024068
摘要:
2024,32(2):3-8, DOI: 10.11943/CJEM2023272
摘要:
2023,31(9):859-861, DOI: 10.11943/CJEM2023188
摘要:
2023,31(6):527-530, DOI: 10.11943/CJEM2023098
摘要:
2019,27(12):981-983, DOI: 10.11943/CJEM2019181
摘要:
2019,27(11):894-896, DOI: 10.11943/CJEM2019157
摘要:
2019,27(9):717-719, DOI: 10.11943/CJEM2019098
摘要:
2019,27(6):445-447, DOI: 10.11943/CJEM2019065
摘要:
2019,27(4):270-273, DOI: 10.11943/CJEM2018343
摘要:
2019,27(4):266-269, DOI: 10.11943/CJEM2018367
摘要:
2020,28(5):366-368, DOI: 10.11943/CJEM2020067
摘要:
2020,28(7):588-590, DOI: 10.11943/CJEM2019306
摘要:
2021,29(11):1021-1024, DOI: 10.11943/CJEM2021256
摘要:
2021,29(10):885-887, DOI: 10.11943/CJEM2021227
摘要:
2021,29(8):689-693, DOI: 10.11943/CJEM2021156
摘要:
2021,29(7):581-583, DOI: 10.11943/CJEM2021020
摘要:
2025,33(9):1029-1049, DOI: 10.11943/CJEM2025093
摘要:高能低感单质炸药因其兼具高能量与高安全性能,在国民经济、军事工业以及航空航天领域展现出至关重要的作用,已成为当前含能材料研究领域的核心课题之一。近年来,围绕高能低感单质炸药分子创制,世界各国科学家开展了广泛的研究。研究系统梳理了自2001年以来报道的爆速超过8750 m·s-1、撞击感度低于15 J且热分解温度大于200 ℃的27种单质炸药,涵盖单环、多环及稠环三大类化合物。详细阐述了各类单质炸药的合成路径、结构特征及其性能表现,并深入分析了高能低感单质炸药创制过程中面临的挑战和瓶颈问题。此外,基于现有研究进展,对未来发展趋势进行了展望:提出应基于实际需求,强化分子设计能力,重点关注分子缺陷修复、合成工艺可行性、成本控制以及新兴技术在该领域的应用。
2025,33(9):1005-1014, DOI: 10.11943/CJEM2025150
摘要:混合动力火箭发动机是一种将不同相态的燃料和氧化剂分开储存的热化学推进方式,具有结构简单、成本较低和推力可调等优点,使其在军事和商业领域拥有广泛的应用前景,但是燃料的低退移速率及与力学性能的不平衡性制约了混合火箭发动机的发展。本论文总结和介绍了典型混合火箭发动机燃料的组成、燃烧特性、规律及提升燃料燃烧性能的关键技术,分析了增材制造型燃料的制备方法和燃烧性能。展望了未来先进混合动力火箭发动机燃料的发展方向和趋势,为该类发动机性能的提升提供借鉴与参考。
2025,33(9):1067-1083, DOI: 10.11943/CJEM2025168
摘要:双螺杆挤出技术因其卓越的混合能力、加工灵活性及安全性,成为含能材料连续加工领域的重要驱动力。研究综述了国外双螺杆挤出技术在含能材料领域,尤其是在推进剂、发射药及混合炸药连续制造中的关键应用进展,详细讨论了双螺杆挤出设备的类型、工艺流程及其模块化设计带来的工艺适应性和安全提升,总结了美、法、荷等国在推进剂和发射药连续化生产等方面的国际合作与产业化成果。最后,分析了当前该技术在精细均匀加工、安全监测和理论建模等方面面临的主要挑战,展望了其高端装备智能制造及绿色环保工艺的发展趋势,为双螺杆挤出技术高效、安全制造和创新含能材料加工提供理论基础和工程实践路径。
2025,33(9):961-980, DOI: 10.11943/CJEM2025138
摘要:含能材料的多尺度结构与刺激动态响应机制研究存在非均质特性及跨时空演化带来的实验诊断难题,制约了对其安全性和能量释放特性的深入科学认识。以中子源、同步辐射光源及大型激光为代表的大科学装置,凭借深穿透性、极端加载条件与高时空分辨能力,为解决这些问题提供了关键手段。综述了国内外大科学装置在含能材料的多尺度微结构、药柱残余应力、冲击加载物性、细观结构演化、爆轰反应特性等方面的研究进展,中子散射技术通过深穿透特性与轻元素灵敏性,实现了炸药内部微纳结构及残余应力的无损定量表征;高亮度X射线相衬成像和动态X射线衍射技术,以亚微米级分辨率揭示了冲击加载下缺陷动态演化过程,并原位捕捉了爆轰波阵面结构及纳米碳产物的动力学特征;强激光加载结合超快光谱技术,获取了炸药在高压下的Hugoniot数据和起爆反应机理。未来需开发多场耦合加载诊断平台,进一步提升装置时空分辨率,贯通多装置数据融合分析,为炸药动静态安全与反应特性认识、炸药结构设计与性能提升提供技术支撑。
2025,33(9):1050-1066, DOI: 10.11943/CJEM2025139
摘要:含柔性序列的羧酸酯小分子普遍具有钝感、低玻璃化转变温度(Tg)、制备工艺简单且本质安全性高、与固体推进剂组分兼容性好等特点,已成为研制低易损、低温强适应性配方首选增塑剂。然而含能基团的缺失导致此类增塑剂能量密度较低,不利于配方高能化发展。在酯类有机分子结构中引入能量较高、对热和机械刺激钝感的偕二硝基(─C─(NO2)2)含能基团,通过精准调控─C─(NO2)2的数量与结构分布、柔性烷基序列构型及其链段长度,协同发挥不同功能性基团的独特优势,是获得准理想含能增塑剂的关键。本研究从硝基酯类含能增塑剂的分子结构出发,详细研究了结构对其性能和应用价值的导向作用,总结了此类增塑剂构效关系的本质规律,提出了基于机器学习强化的分子结构设计与理论计算、高通量模式的材料制备技术及发动机配方应用验证相结合的研究模式作为未来含能增塑剂的重点研发策略。
2025,33(9):1015-1028, DOI: 10.11943/CJEM2025136
摘要:发射药的能量释放规律是决定枪炮武器性能的核心与关键因素之一,对其控制方法的研究具有重要意义。在分析发射药组分、结构和基本燃烧定律的基础上,对几何形状控制、表面钝感包覆、化学分子剪裁等能量释放规律控制方法的发展及演化进行了系统性归纳总结,剖析了近年来我国自主创新的控制方法与技术特点,展望了未来创新发展的方向。期望为我国发射药与装药应用的研究提供参考和指导。
2025,33(9):993-1004, DOI: 10.11943/CJEM2025100
摘要:富氮含能化合物因其高生成焓和清洁的分解产物,在推进剂、炸药和气体发生剂等研究领域受到了广泛关注。然而,作为富氮含能化合物的重要分支,全氮及具有链状氮结构的长氮链含能化合物的研发进展受到了阻碍,这主要源于氮源的缺乏以及高效构建氮链骨架的合成方法稀缺。通过对全氮离子型含能化合物,以及至少含有6个氮原子相连的长氮链含能化合物在设计思路、合成手段和突破进展方面进行了综述,为设计和开发具有里程碑意义的高能量密度材料提供参考。
2025,33(9):981-992, DOI: 10.11943/CJEM2025098
摘要:机器学习作为新兴的数据驱动技术,为含能材料的智能化研发提供了新的技术途径。然而,含能材料的数据稀缺与数据异构性并存的难题,已成为制约其建模精度与推广应用的核心瓶颈。围绕当前含能材料数据的获取路径与存在的问题,从“数量扩展”与“质量提升”两个维度评述了主流的数据优化策略。在数量扩展方面,介绍了简化分子线性输入规范(Simplified Molecular Input Line Entry System,SMILES)枚举、生成对抗网络(Generative Adversarial Networks,GANs)与迁移学习等技术在提升模型泛化能力中的应用进展;在质量提升方面,探讨了异常值识别、预处理规范、特征工程对增强模型鲁棒性与可解释性的作用。研究表明,合理的数据优化不仅能有效缓解数据匮乏问题,还能显著提升模型在小样本和复杂结构条件下的预测稳定性与结构外推能力。最后,提出构建高通量实验平台、统一数据标准及发展智能化闭环体系的未来方向,为推动含能材料的数据生态构建与智能研发提供了可行路径与方法参考。
2025,33(8):907-927, DOI: 10.11943/CJEM2024304
摘要:核壳结构能有效抑制Al基复合材料燃烧产生的大颗粒Al凝团,提升Al粉释能效率,改善Al粉的点火性能和燃烧释能特性。本研究从核壳结构Al基复合材料的特点出发,介绍了核壳结构Al基复合材料的研究进展,讨论了核壳结构Al基复合材料的常用制备方法,分析了不同组成对核壳结构Al基复合材料的燃烧性能、能量释放效率以及稳定性等方面的影响,并给出核壳结构Al基复合材料潜在的应用与发展方向:优化核壳结构制备技术并实现规模化生产的同时,调控包覆材料组分或在基体-包覆层界面构筑功能化介层,可有效改善材料燃烧过程中的传质传热特性。
2025,33(8):940-959, DOI: 10.11943/CJEM2025147
摘要:三氢化铝(AlH3)具有含氢量高、燃烧热值高、燃气分子量低等优点,一直被视为复合固体推进剂及炸药等领域理想高能燃料之一。研究系统综述了AlH3的制备方法、稳定化改性及应用研究进展,基于晶型控制、粒径调控、纯度优化等不同维度对比分析不同制备方法优劣特性,归纳总结了AlH3稳定化技术的最新研究动态及含AlH3固体推进剂在体系相容性、燃烧性能等方面的研究现状,探讨了AlH3未来工程化应用面临的挑战,并对AlH3作为高能燃料亟需开展的研究方向进行了展望:重点开展液相合成路径合成参数高通量筛选、转晶多相体系传热精准调控、合成过程安全控制研究,实现高品质AlH3安全放大制备;开展AlH3稳定化多尺度建模和性能预测,推动稳定化工作由“经验试错”向“智能设计”转型;多尺度解析AlH3的湿热稳定性及与推进剂组分相容性,开展适配推进剂材料体系的设计与筛选,依靠材料体系创新解决根源问题。
邓文文, 叶宝云, 邱绵汲, 张致源, 王泽宇, 安崇伟, 王晶禹
2025,33(8):928-939, DOI: 10.11943/CJEM2025085
摘要:聚叠氮缩水甘油醚(GAP)作为一种含能聚合物,具有能量高和成膜性能好等特点,在推进剂、炸药等领域有广泛应用前景。综述了GAP合成工艺优化、GAP改性技术、GAP基含能热塑性弹性体(ETPE)及具有自修复功能的GAP基ETPE等方面的最新研究进展。分析了GAP两种合成方法,提出了发展安全、绿色、高效的GAP合成路线及现有优化工艺的完善与工程化应用是发展方向。针对GAP低温力学性能差、结构无规等问题,重点综述了共聚改性、互穿网络技术、微波辐射技术及氟化聚合物对GAP力学性能、热稳定性等方面的提升效果,提出了发展低成本改性工艺、深入研究GAP改性材料的长储性和环境适应性是推动改性GAP工程化发展的方向。综述了GAP基ETPE结构调控对力学性能、热稳定性和玻璃化转变温度的影响;特别是针对具有自修复功能的GAP基ETPE,国内外学者通过引入动态共价键和超分子作用机制,实现了对微缺陷的主动修复,显著提高了推进剂和炸药的力学性能与环境适应性。
2025,33(7):778-792, DOI: 10.11943/CJEM2025123
摘要:近年来,意外爆炸事故的频繁发生引发了防护工程学界对抗爆墙结构的深入研究和广泛应用。本研究根据抗爆墙的发展顺序、结构特点和抗爆机理,将抗爆墙分为传统抗爆墙和新型抗爆墙进行评述。传统抗爆墙主要采用传统建筑材料,通过墙体本身的特性来抵抗爆炸冲击波,而新型抗爆墙则通过材料和结构的创新进一步提高其抗爆性能。材料创新主要包括采用高强度材料、纤维增强复合材料等制作墙体、掺入墙体原材料(如混凝土)或贴于墙体表面,以提高墙体的整体强度和稳定性。结构创新则涉及多层墙体结构、夹层填充等设计,旨在通过发挥不同材料各自的性能优势来增强整体抗爆效果。本研究从抗爆性能评估、应用场景、试验和数值模拟方法以及其相关研究结果进行了总结归纳,涵盖了抗爆墙的材料选择、尺寸设计、形状优化和加固方法等关键因素,可为未来的抗爆墙设计提供参考依据。
李冬雪, 崔杨瑞, 阮可欣, 李林杰, 张雪飞, 周钰婷, 陆明, 许元刚
2025,33(5):523-553, DOI: 10.11943/CJEM2025071
摘要:多氮含能化合物因氮含量和能量密度大、热稳定性好、感度低、环保等显著性能而受到广泛关注。四唑在稳定唑类中氮含量最高、能量最高。将不同的含能环或取代基引入四唑骨架中有利于获得具有优异能量性能和适当感度的多氮含能材料。为此,研究系统综述了近200个四唑多氮含能化合物的合成方法,根据环的个数和连接方式对这些化合物进行了分类,并介绍了代表性含能化合物的物化和爆轰性能,并对其发展前景进行了展望:创制具有全新结构的四唑含能化合物、推动具有应用前景的化合物的工程化进程、开展化合物
52 (TKX-50)的应用研究。2025,33(5):505-522, DOI: 10.11943/CJEM2025026
摘要:N-NO2作为一种典型的含能取代基团,具有较高的作功能力,是典型炸药RDX、HMX、CL-20的能量来源。富氮杂环含能化合物因具有高生成焓、高密度、环境友好等特点而受到广泛的研究。由于富氮骨架NH位点亲电反应的活性不同和含能分子本身亚稳态结构,引入N-NO2存在较大困难。因此,通过总结各类富氮骨架N-NO2的合成反应及其性能,对于合成新型有实际应用前景的含能材料具有重要意义。本研究按照富氮含能骨架进行分类,依次对咪唑类化合物、吡唑类化合物、三唑类化合物以及六元富氮含能杂环化合物的N-NO2的合成、性能进行归纳总结,对杂环NH硝化的N-NO2富氮含能化合物未来的发展潜力和重点研究方向进行了展望,为新型N-NO2类含能材料的骨架设计、多官能团协同作用与合成提供借鉴和参考。
2025,33(4):404-415, DOI: 10.11943/CJEM2025019
摘要:3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)是典型的不敏感含能材料,兼具感度低、能量高以及制造工艺简单等特点,近年来受到了研究者们的广泛关注。NTO晶体形貌、粒度大小等结晶特性是其制造和应用的关键环节,直接影响产品的流散性、堆积密度、感度以及爆轰性能。研究从NTO结晶基础、粒度形貌调控、共晶及包覆角度系统综述了NTO结晶及改性技术研究进展,重点介绍了NTO在常用溶剂中的结晶热力学和动力学、以及球形化结晶技术,指出了通过共晶和包覆方法实现NTO能量和安全相互兼顾的有效策略。建议进一步开展或加强基于水体系的绿色结晶、球形单晶制备、结晶器设计与流场模拟等方面研究,为结晶工艺精确调控和工业生产提供支撑,加速形成满足不同应用场景的多规格NTO结晶产品。
2025,33(3):304-315, DOI: 10.11943/CJEM2024129
摘要:3D打印技术具有无模具、多材料、柔性化等特点,可以为单室多推力、多脉冲式等固体火箭发动机所需的特殊结构固体推进剂装药成型提供新的技术途径。当前,围绕固体推进剂的3D打印,国内外均开展了相关研究。本文重点介绍了粘合剂喷射、光聚合固化和材料挤出成形等典型3D打印工艺在复杂结构、梯度化结构、多材料一体化固体推进剂装药制造中的应用,总结了上述3种典型结构在3D打印装药制造中存在的关键问题。对未来的研究方向进行了展望,强调了针对未来异形异质固体推进剂装药制造需求,需重点关注低感度专用固体推进剂材料、大型药柱3D打印装备及绝热包覆打印技术等。
2025,33(2):198-211, DOI: 10.11943/CJEM2024243
摘要:含能聚醚黏合剂作为推进剂的骨架和基体,是促进推进剂的能量水平、力学性能、加工性能等不断改善的基础。然而,聚醚中的极性含能基团阻碍了分子链的运动,降低了高分子链的柔顺性,导致力学性能下降,制约了高能固体推进剂的发展。对含能聚醚进行共聚改性,引入柔性链段提高柔顺性是获得结构多样、性能可调聚醚的有效方法。本研究介绍了近年来含能聚醚引入不同类型的柔性链段,从主链柔性链段、侧链柔性链段两个角度展开综述,阐释其对含能聚醚黏合剂力学性能和加工性能的影响,并对含能聚醚黏合剂的柔性链结构设计研究进行了展望,为设计开发新型含能黏合剂提供方向。
应梓剑, 陈建波, 徐金江, 于谦, 何璇, 朱春华, 黄石亮, 杨希, 李诗纯
2025,33(1):82-101, DOI: 10.11943/CJEM2024097
摘要:分析表征技术是含能材料化学领域科研生产不可或缺的重要工具。含能材料分析表征技术主要包括色谱、质谱、波谱、光谱、热分析、显微、散射与衍射等,通过分析表征技术的定性/定量分析可获得含能材料的化学结构、组分含量、微观形貌等信息,进而为含能材料相关合成表征、质量控制、库存维护、公共安全、环境监测等场景提供重要的分析数据,极大推动了含能材料行业的发展。近年来,分析表征技术在传统分析的基础上,展现出了明显的多学科交叉融合特征,并逐步向自动化、智能化、原位在线、多尺度贯通、高时空分辨等方向发展。为了更加清晰、全面地掌握含能材料分析表征技术现状与趋势,研究系统综述了各主要分析手段的技术内涵、功能特点以及在含能材料领域的应用现状,并讨论了未来的发展趋势,为含能材料化学领域相关分析表征研究提供支撑。
2024,32(12):1298-1313, DOI: 10.11943/CJEM2024143
摘要:温压炸药中铝粉含量与粒径直接影响爆炸能量输出结构,特别是对温压炸药特有的“后燃效应”产生重大影响,进而对“温压效应”的形成起到至关重要的作用。研究介绍了铝粉含量与粒径对温压炸药的爆炸能量、压力效应、热毁伤效应和窒息效应的影响作用,分析了铝粉对后燃反应的影响机理,指出了温压炸药中添加铝粉的最佳含量与粒径范围。展望了未来的研究方向:应重点关注铝粉能量释放过程的反应动力学机制,开发与之适配的测试方法,深入解析温压炸药的能量释放过程,为其配方设计和能量输出结构的精准调控提供依据。
李思恒, 曲文刚, 赵凤起, 姜一帆, 张震, 张明, 张建侃, 刘鹤欣
2024,32(10):1118-1135, DOI: 10.11943/CJEM2024037
摘要:高氯酸铵(AP)作为固体推进剂中重要的氧化剂,其热分解性能直接影响固体推进剂的燃烧特性。使用燃烧催化剂能够降低AP的分解温度并提高其分解速率。研究总结了应用于AP热分解的纳米燃烧催化剂微观结构调控的不同手段,分析了晶面、缺陷和复合界面等微结构调控方式对其在AP热分解反应中催化活性和催化机理的影响,并探究能获得最佳催化性能的催化剂特征。结果表明,通过调整暴露晶面、元素掺杂和构建复合界面结构可以提高纳米金属氧化物燃烧催化剂的催化活性;过渡金属氧化物纳米催化剂能通过暴露指定晶面实现催化活性的提升,元素掺杂能通过产生缺陷从而提升催化效果,构建复合界面结构能够利用界面效应调控催化位点的活性,从而有效提升催化性能。过渡金属氧化物纳米催化剂在提升AP热分解性能方面表现出了良好的催化活性。
2024,32(8):871-884, DOI: 10.11943/CJEM2024173
摘要:DIANP发射药作为一种新型发射药,具有能量高,爆温低,燃烧洁净性好,烟焰残渣少等特点。研究介绍了DIANP合成与材料特性,DIANP发射药配方及性能,DIANP发射药制备工艺、表面处理、装药应用和测试方法等方面的研究进展。指出了DIANP发射药在燃烧分解机理和相互作用机制等基础理论研究方面存在的不足;提出了应开展适用于DIANP发射药的温度系数控制技术研究、环境适应性研究和DIANP合成的绿色工艺研究;并认为DIANP发射药的改进需将理论研究和实际应用相结合,以此推进高能低烧蚀特征材料在行业内的发展。
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2024,32(10):1011-1013 DOI: 10.11943/CJEM2024226
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2024,32(12):1298-1313 DOI: 10.11943/CJEM2024143
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2024,32(12):1260-1269 DOI: 10.11943/CJEM2024221
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2024,32(12):1270-1279 DOI: 10.11943/CJEM2024202
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2025,33(2):198-211 DOI: 10.11943/CJEM2024243
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2025,33(1):13-23 DOI: 10.11943/CJEM2024208
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2025,33(5):505-522 DOI: 10.11943/CJEM2025026
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2025,33(2):103-109 DOI: 10.11943/CJEM2024296
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2025,33(5):419-422 DOI: 10.11943/CJEM2024272
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2025,33(2):110-116 DOI: 10.11943/CJEM2025004
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2024,32(10):1011-1013 DOI: 10.11943/CJEM2024226
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