• 八苯基笼型聚倍半硅氧烷在硝胺发射药中的缓蚀特性

  刘泽昊, 陈冲, 卢佳新, 张波波, 肖飞, 刘波, 梁泰鑫

  优先出版日期:2024-07-01  DOI: 10.11943/CJEM2024109

  摘要(20) HTML(80) PDF(2.35 M)( 24)

  摘要：为研究新型有机硅材料八苯基笼型聚倍半硅氧烷（OPS）在发射药中的缓蚀特性及作用机理，制备了OPS含量分别为2%、5%、8%的硝胺发射药以及不含OPS的硝胺发射药对照样。通过差示扫描热量热仪（DSC）研究了OPS与硝胺发射药组分的相容性，采用氧弹量热仪、密闭爆发器、半密闭爆发器分别研究了发射药的能量性能、燃烧性能以及烧蚀特性，通过扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）表征烧蚀管内壁表面的微观结构、元素分布和产物组成。结果表明，OPS与硝胺发射药组分相容；OPS会降低发烧药的爆热、最大压力和火药力；随着OPS含量的增加，硝胺发射药降烧蚀率逐渐增大，缓蚀效果逐渐增强，当OPS含量为5%和8%时，降烧蚀率分别为23.9%、36.0%。对烧蚀管内壁表面裂纹、产物及其分布情况的分析表明，OPS在高温条件下生成的SiO₂均匀分布在管壁内层，形成了具有优异热阻特性的保护层，降低了高温燃气、固体颗粒对管壁的侵蚀与冲刷作用，实现高效缓蚀。

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• 统一动力学三维分区模型预测含能材料的晶体生长

  宋亮, 陈博聪, 张泳, 苏浩龙, 侯方超, 叶婧, 佘冲冲

  优先出版日期:2024-06-20  DOI: 10.11943/CJEM2024098

  摘要(67) HTML(60) PDF(2.57 M)( 209)

  摘要：为了研究黑索今（RDX）、奥克托今（HMX）和六硝基茋（HNS）晶体的形貌特征，采用了统一动力学三维分区方法对这3种含能材料晶体的实时生长形貌进行了模拟，研究了结晶生长条件对晶体外形和晶面拓扑结构的影响。研究结果表明，RDX预测的晶形呈现类菱形，主要晶面包括（0 1 0）、（1 0 0）和（1 1 0）面；HMX晶体呈柱状，主要晶面包括（0 1 1）、（0 1 0）和（1 1 -1）面；而HNS晶体呈薄片状，其中（1 0 0）面的显露面积最大，所预测的含能材料晶体外形与实验结果吻合。当RDX、HMX和HNS晶体呈现二维成核和外延生长模式时，较高的驱动力（Δμ=418.59 kJ·mol^-1）导致晶体的分子层不断堆叠，呈现分层生长；而温度较低时，生长单元首先附着在晶面平台区域，逐渐形成“岛状”集聚，随后进行外延生长；当晶面足够大时，可能出现多个大小不同的“岛状”结构，并随时间增长逐渐合并。在较低驱动力下（Δμ=27.21 kJ·mol^-1），HNS晶体呈现螺旋位错生长，其中（1 0 0）晶面通过一个螺旋轴引发片层生长，形成“梯田”型晶面。通过附着能力分析发现，螺旋的扭结位和台阶面具有较强的吸附能力，而平台上的位点吸附能力较弱。

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• 八面体形细粒度高品质RDX晶体的制备及生长机理研究

  孙晓琪, 焦方宝, 吕瑞兵, 段晓惠, 李洪珍

  优先出版日期:2024-06-17  DOI: 10.11943/CJEM2024095

  摘要(82) HTML(252) PDF(5.75 M)( 155)

  摘要：采用溶剂-反溶剂法，在二甲基亚砜（DMSO）-乙二醇（EG）体系中，以1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（EmimOAc）离子液体为添加剂，制备了平均粒径为9.35 μm的八面体环三亚甲基三硝胺晶体（O-RDX）。系统研究了溶剂体系、溶液浓度、结晶温度、添加剂、搅拌速率等结晶参数对RDX晶体生长行为的影响规律，发现过饱和度是决定RDX晶体生长方式的主要因素，随着过饱和度的逐渐减小，RDX晶体经历了粗糙生长-二维生长-螺旋生长的变化过程，RDX晶体形态由树枝状逐渐演化为八面体形状。与原料RDX相比，O-RDX的晶型未发生改变，为常用的α晶型；O-RDX晶体密度增加，内部缺陷减少；分解温度提高5 ℃；撞击感度和摩擦感度分别降低60%和50%。为揭示O-RDX的形成原因，采用附着能AE模型，分子动力学（MD）方法，预测了RDX在真空下和EmimOAc作用下的晶体模型。预测结果表明，真空条件下RDX具有6个重要的生长面：（1 1 1）、（2 0 0）、（1 0 2）、（0 2 0）、（2 1 0）、（0 2 1），EmimOAc则使RDX主要晶面的生长速率趋于一致，导致八面体RDX晶体的形成，理论模拟与实验结果基本一致。

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• 炸药爆轰环境中铝粉非等温燃烧模型

  聂建新, 刘正, 阚润哲, 郭学永, 焦清介, 闫石

  优先出版日期:2024-06-17  DOI: 10.11943/CJEM2024117

  摘要(74) HTML(236) PDF(1.14 M)( 176)

  摘要：为研究铝粉在爆轰环境中的燃烧特性，基于爆轰环境中铝粉燃烧模型，综合考虑了爆轰产物气体组分和爆轰环境体系温度对铝粉燃烧释能过程的影响，建立了爆轰环境中铝粉非等温燃烧模型，提出了包括铝粉燃烧过程、爆轰产物气体组分和爆轰环境体系温度在内的爆轰环境铝粉非等温燃烧控制方程，并通过激光诱导击穿光谱实验进行了验证。结果表明，铝粉非等温燃烧模型控制方程的计算值与激光诱导击穿光谱实验值的偏差在12%以内，验证了理论模型计算的准确性，获得了铝粉粒度和铝氧比对炸药中铝粉燃烧特性的影响规律。

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• 加速膛参数对换能元飞片速度的影响

  王蔚, 董晓芬, 王端, 李乾, 李思宇, 郭宇轩

  优先出版日期:2024-06-14  DOI: 10.11943/CJEM2023254

  摘要(56) HTML(32) PDF(1.39 M)( 134)

  摘要：飞片速度是冲击片雷管能否可靠起爆的一个关键因素，为了深入研究加速膛参数对飞片速度的影响，分别通过实验和数值模拟方法对飞片速度的影响因素进行分析。采用磁控溅射技术设计制备了一种膜层厚度为0.5/0.5/2 μm，尺寸为0.15 mm×0.15 mm的TiW/Ni/Au复合薄膜爆炸箔。在激励条件为0.1 μF、1200 V下，选用密度为1.45 g·cm^-3，厚度为25 μm的聚酰亚胺飞片，利用光子多普勒速度测试技术测量了不同加速膛参数的飞片速度。研究结果显示：在相同孔径条件下，当加速膛厚度分别为0.3，0.4，0.5，0.6 mm时，随着加速膛厚度的增加，飞片速度先增后减，在厚度为0.4 mm时达到最高值；在相同厚度条件下，当加速膛孔径分别为0.15，0.23，0.3，0.35，0.45 mm时，飞片速度随孔径增加而降低，其中孔径为0.15 mm时速度最高；此外，在相同孔径和厚度下，飞片经过聚酰亚胺和陶瓷两种材质的加速膛测试得到的速度变化趋势和数值相近，而聚酰亚胺具有较高的强度和韧性，成本更低，因此可替代陶瓷作为加速膛材料。同时采用数值模拟方法重新拟合了适用于TiW/Ni/Au复合薄膜的飞片速度经验公式，验证结果表明，计算结果与实验数据的偏差均在2.5%以内。

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• 环糊精金属有机框架材料对发射药静态燃烧火焰的影响

  李雯佳, 柴亚朦, 方嵩杭, 王彬彬, 丁亚军, 肖忠良, 周杰

  优先出版日期:2024-06-11  DOI: 10.11943/CJEM2024102

  摘要(77) HTML(68) PDF(2.91 M)( 199)

  摘要：通过蒸汽扩散法成功合成了3种环糊精金属有机框架（CD-MOF）材料，并采用单晶X-射线衍射对其单晶结构进行解析。作为潜在的消焰剂，相比传统的硝酸钾（722.0 ℃），3种CD-MOF热分解温度更低（250.9 ℃；261.0 ℃；290.3 ℃），更容易释放钾离子，且在硝化纤维素（NC）中显示出良好的物理分散性和化学相容性。此外，添加CD-MOF的NC在热分解时产生的易燃和有害气体（CO、NO、NO₂和N₂O）更少。添加γ-CD-MOF的单基药在燃烧时表现出最小的火焰面积（119.6 mm2），而添加β-CD-MOF的单基药显示出更低的火焰面积标准偏差（8.4 mm2），表明其消焰效能更稳定。相比之下，添加KNO?的单基药火焰面积最大（392.7 mm2）。

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• 基于BDD电极的实际含能材料废水中氮转化电化学处理

  尤家军, 熊鹰, 王兵, 汪建

  优先出版日期:2024-06-04  DOI: 10.11943/CJEM2024092

  摘要(70) HTML(36) PDF(2.05 M)( 185)

  摘要：中试含能材料废水含各类高浓度含氮化合物（氨氮（NH₃-N）、亚硝酸盐（NO₂^-）、硝酸盐（NO₃^-）等）和有机污染物，是一类极难降解的废水。为实现对含能材料废水中含氮化合物的高效、定向去除，采用热丝化学气相沉积（HFCVD）法制备的掺硼金刚石（BDD）电极对其进行电化学降解，重点研究了氯化钠和硫酸钠等电解质成分及浓度、修饰电极类型（如Cu/BDD、Ni/BD电极）及电解装置结构（单池、双池）对含氮化合物降解效果的影响。结果表明：在含能材料废水中添加0.1 M氯化钠电解质有助于提高NH₃-N直接转化为氮气（N₂）的选择性；采用Cu/BDD、Ni/BDD阴极可加速高价氮向NH₃-N的转化过程；双电解池结构体系下，以Cu/BDD、Ni/BDD电极为阳极可以提高NH₃-N转化为N₂的降解速率。因此，采用金属修饰BDD电极为阳极的双电解池结构在添加0.1 M NaCl电解质情况下有望实现对宏量含能材料废水进行快速、高效、高选择性降解。

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• 金属氧化物催化剂表界面效应对AP热分解性能影响进展

  李思恒, 曲文刚, 赵凤起, 姜一帆, 张震, 张明, 张建侃, 刘鹤欣

  优先出版日期:2024-06-03  DOI: 10.11943/CJEM2024037

  摘要(83) HTML(146) PDF(2.73 M)( 195)

  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。

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• 异伍兹烷衍生物高温热分解规律分子动力学模拟

  甘强, 张文博, 王亚军, 梁琳, 任姝, 李根, 何佳峻, 冯长根

  优先出版日期:2024-06-03  DOI: 10.11943/CJEM2024063

  摘要(48) HTML(84) PDF(3.42 M)( 134)

  摘要：异伍兹烷衍生物是当前最具潜力的笼形含能化合物之一，为了系统研究异伍兹烷衍生物的高温热分解规律，明确其爆轰机理，研究采用ReaxFF-lg反应性力场和分子动力学方法，对3种典型异伍兹烷衍生物ε-六硝基六氮杂异伍兹烷（ε-CL-20）、4，10-二硝基-2，6，8，12-四氧杂-4，10-二氮杂四环十二烷（TEX）和4，10-二叠氮甲基-2，6，8，12-四硝基六氮杂异伍兹烷（BATNIW）进行高温热分解研究。结果表明，脱硝基和开环是3种衍生物的主要初始反应，其中开环反应集中在五元环C—N键或C—O键。不同温度下热分解终产物中CO₂和H₂含量差异较大，3000 K以上N₂含量接近。3种衍生物中，BATNIW热分解生成N₂速度最快、产量最高；TEX热分解易生成团簇，生成特征产物乙二醛。3种衍生物热分解活化能排序为TEX>BATNIW>ε-CL-20，说明TEX稳定性最好。研究初步揭示了3种异伍兹烷衍生物分子结构与热分解规律的内在联系。

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• 功能结构调控降低改性单基发射药温度系数的研究

  陈春林, 赵剑春, 涂雯雯, 熊鹏, 杨琴, 杨奇, 张俊

  优先出版日期:2024-06-03  DOI: 10.11943/CJEM2024070

  摘要(36) HTML(116) PDF(2.05 M)( 143)

  摘要：为适应发射药不同作战环境应用需求，以低温度系数的调控原理为基础，研究了单基发射药物理结构功能改性、钝感及表面处理三种方法对发射药低温度系数的调控效果。采用内弹道性能测试对发射药性能进行评价，并对低温度系数调控机理进行了探讨。当发射药经增孔剂（5%）和含能固体材料（55 μm）物理结构功能改性、醇酯钝感（MA）及表面敏化处置后，发射药低温速度温度系数能有效控制在5%以内，高温膛压温度系数能有效控制在10%以内。经分析，发射药低温度系数调控机理主要为：在发射药内部形成预制孔道、不规则凸起、未封闭界面和带端面封堵的拉链状内孔端面结构。在低温条件下，发射药堵（闭）孔层及钝感剂变脆、抗冲击能力减弱，微孔及界面的破碎倾向增大，促使发射药在低温条件下初始燃面增大；在高温条件下，发射药堵（闭）孔层闭孔现象加剧，PMA呈膨胀状态挤占孔穴，抗冲击能力增强，孔道及界面的破碎倾向减小，促使发射药在高温条件下初始燃面降低。研究通过燃面补偿法的技术途径，实现燃面对燃速的补偿，最终达到调控发射药温度系数的目的。

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• 基于慢烤实验的炸药热传导系数计算方法

  许礼吉, 白志玲, 段卓平, 黄风雷

  优先出版日期:2024-05-31  DOI: 10.11943/CJEM2024072

  摘要(87) HTML(156) PDF(1.24 M)( 181)

  摘要：热传导系数作为炸药的重要热力学参数，显著影响炸药装药的点火响应特性。在未开展炸药热传导系数测定实验的情况下，为了快速有效确定一种新型炸药热传导系数，针对典型圆柱段装药结构，建立了轴对称热传导理论模型，获得混合炸药热传导方程的稳态解析解，提出了基于慢烤实验数据的混合炸药热传导系数计算方法。确定了新型不敏感炸药GOL-1（HMX/Al/AP/Binder）的热传导系数，典型烤燃条件下小尺寸装药结构点火响应数值模拟计算结果显示：不同加热速率下装药中心温升曲线计算结果与实验结果均吻合较好，点火时刻装药中心位置温度和点火时间的计算结果与实验偏差最大为2.27%和1.12%，表明GOL-1炸药热传导系数的有效性及数值模拟方法的可行性。建立的热传导计算方法揭示了慢烤装药温度-时间曲线中包含的炸药导热特性及规律，相比体积加权方法和串/并联导热模型方法更适用于计算混合炸药热传导系数，在缺少新型炸药热传导系数测定实验数据的情况下，不失为一种有效的确定方法，为弹药热安全性设计与评估提供了炸药基础参数，推动安全弹药数字化设计与量化评估发展。

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• 梯度硝基发射药制备过程安全风险分析

  梁昊, 王多良, 孙倩, 丁亚军, 李世影, 李洪伟, 肖忠良

  优先出版日期:2024-05-30  DOI: 10.11943/CJEM2024075

  摘要(98) HTML(144) PDF(1.07 M)( 180)

  摘要：梯度硝基发射药（NGDP）作为一种新型发射药，具有高氧平衡、低发射有害现象以及抗迁移的特性。为了分析NGDP制备过程热危险性，利用反应量热仪（RC1mx）、差式扫描量热仪（DSC）和加速绝热量热仪（ARC）测定了双基球扁药脱硝反应过程中的放热以及反应前后物料的热分解行为。结果表明：反应体系的绝热温升（ΔT_ad）为58.28 ℃；脱硝反应使双基球扁药的初始分解温度从191.33 ℃提高至194.16 ℃；通过脱硝反应产物体系的ARC测试数据，获得了最大反应速度到达时间（TMR_ad）和温度之间的关系，计算出绝热诱导期为24h时所对应的温度T_D24；反应的T_D24、技术最高温度MTT与理论最高可达温度MTSR分别为137.2 ℃、108 ℃和128.52 ℃。基于精细化工反应安全风险评估规范，该反应在冷却失效的情况下，体系有冲料的风险，但触发二次放热分解反应的风险较低。

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• 有机硅/改性纳米TiO₂/石蜡基复合缓蚀剂的制备及其性能

  刘琼, 刘璐, 席元伟, 高志众, 堵平

  优先出版日期:2024-05-28  DOI: 10.11943/CJEM2024079

  摘要(89) HTML(102) PDF(1.66 M)( 189)

  摘要：为改善高能发射药R2的烧蚀性，设计制备了一种有机硅/改性纳米TiO_2/石蜡基新型复合缓蚀剂，利用半密闭爆发器试验，以制式缓蚀剂为参比物，测试了新型复合缓蚀剂的降烧蚀性能，并利用扫描电子显微镜结合能谱仪研究了缓蚀机理，采用密闭爆发器研究新型复合缓蚀剂对发射药静态燃烧性能的影响。结果表明：新型复合缓蚀剂降烧蚀效果显著，添加5%时，缓蚀率可达到34.24%；缓蚀剂中的十甲基环五硅氧烷（D5）在高温下分解，产生的硅氧化物纳米小球附着于烧蚀管内壁，能有效阻碍渗碳反应的发生；加入新型复合缓蚀剂的R2发射药燃烧渐增性增强，能量集中于燃烧后期释放，利于改善烧蚀。该新型复合缓蚀剂有巨大的应用潜力。

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• 一种新爆轰产物状态方程及其在炸药爆轰性能预测上的应用

  彭钺, 张蕾, 谢明伟, 麻宏亮, 袁晓霞

  优先出版日期:2024-05-24  DOI: 10.11943/CJEM2024021

  摘要(130) HTML(46) PDF(1.40 M)( 253)

  摘要：为准确描述爆轰产物在高温高压下的热力学关系，拓展应用范围，实现CHNO单质/混合炸药与含能金属盐爆轰性能的可靠预测，基于Exp-6势的维里系数理论值建立了新气态爆轰产物状态方程Virial-Peng-Long（VPL），并基于更准确的“冷压”项与考虑金属高压热运动变化的“晶格振动”项建立了新凝聚态金属产物三项式状态方程Wu-Chen-Peng（WCP）。应用VPL计算了几种典型CHNO单质/混合炸药的爆轰参数，应用VPL与WCP评价了几种典型含能金属盐的爆轰CJ参数与驱动做功能力。结果表明，相比VLW和BKW，基于VPL能够更准确评价CHNO单质/混合炸药的爆轰性能，对太安（PETN）爆速预测偏差在±2.1%以内，最高不超过2.5%；对RHT-901驱动圆筒稳定速度预测误差绝对值<1%。而VPL与WCP能够准确预测含能金属盐爆轰性能，其中对叠氮化铅爆轰CJ参数计算相对误差不超过±4%；对铜叠氮化物驱动飞片速度预测相对误差绝对值小于1%。

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• 基于绿色溶剂的TATB新型纯化方法与机理

  左依文, 陈建波, 刘晓峰, 刘渝, 索志荣

  优先出版日期:2024-05-24  DOI: 10.11943/CJEM2024046

  摘要(94) HTML(312) PDF(2.16 M)( 235)

  摘要：为了解决TATB因溶解性差不适用于常规纯化方法的问题，采用反萃取技术，选用对TATB具有良好溶解性的新型绿色低共熔溶剂（CS-1），以水为反萃取剂，进行了TATB的纯化；对比了该法与其它纯化方法的不同，系统优化了该法中反萃取剂加入量、洗涤次数及干燥方式等条件对TATB的纯化影响，构建了纯度为（99.7±0.2）%，回收率为92.5%的TATB高效分离与绿色纯化方法。研究同时采用光谱过程监测和理论计算模拟，基于CS-1溶剂的TATB纯化动力学，探讨了基于氢键竞争和络合物解离的TATB纯化机制。

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• UHMWPE层合板抗侵彻性能的一种等效数值分析方法

  王泽坤, 陈力, 曹铭津, 唐柏鉴

  优先出版日期:2024-05-24  DOI: 10.11943/CJEM2024054

  摘要(65) HTML(90) PDF(2.26 M)( 236)

  摘要：为了提高超高分子量聚乙烯纤维（ultra high molecular weight polyethylene fiber， UHMWPE）层合板抗弹体侵彻数值分析的建模和计算效率，基于三维等效弹性常数理论，建立了UHMWPE层合板的等效力学模型，发展了一种适用于纤维复合材料层合板抗侵彻性能的三维等效数值分析方法。经UHMWPE层合板抗侵彻试验数据验证，该等效方法考虑了纤维铺层角度对层合板力学性能的影响，可以准确模拟预测层合板的阶段性侵彻破坏特征，对9.1~60.0 mm 厚度范围内层合板弹道性能的平均预测误差小于10%。该方法与纤维尺度的细观数值模拟方法相比，无须对纤维束及基体单独建模；与片层尺度的准细观数值模拟方法相比，无须单独指定纤维/树脂片层铺层方向，且无须在片层间插入大量黏结层单元。

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• 发射药燃气对身管材料的瞬态烧蚀速率的计算模型

  袁茂博, 靳建伟, 曲永杰, 刘计划, 薛钧, 何昌辉, 赵宏立

  优先出版日期:2024-05-23  DOI: 10.11943/CJEM2024036

  摘要(64) HTML(124) PDF(1.91 M)( 612)

  摘要：为构建贴合实际需求的发射药烧蚀性能评价体系，设计半密闭爆发器烧蚀管实验，根据烧蚀管的几何尺寸及实验测量p-t曲线，建立了二维非稳态流动与传热模型，通过烧蚀管壁温的时空分布建立了瞬态烧蚀速率模型参数与烧蚀总量的关系。将半密闭爆发器烧蚀管实验的烧蚀量作为基准，采用粒子群算法对瞬态烧蚀速率模型参数进行了优化计算。结果表明：随着发射药燃气对烧蚀管冲刷时间增加，燃气与烧蚀管间的流固耦合界面温度有所降低，烧蚀管截面熔融深度的增速减缓；烧蚀管材料为45^#钢，发射药为典型双基药（双芳-3）时，优化得到瞬态烧蚀速率的指前因子和表观活化能分别为0.3403 s^-1和134.6 kJ·mol^-1，此时损失函数值仅为3.0×10^-6，可推广应用于身管武器平台的烧蚀状态计算。

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• C₈H₂₄N₄（ClO₄）₄和C₈H₂₄N₄（NO₃）₄?2H₂O的合成、结构与性能

  刘威, 苟晓东, 郭晓壮, 杨彩

  优先出版日期:2024-05-22  DOI: 10.11943/CJEM2024027

  摘要(91) HTML(214) PDF(1.49 M)( 214)

  摘要：本研究采用小分子燃料1，4，7，10-四氮环十二烷与硝酸、高氯酸发生成盐反应，制备了C₈H₂₄N₄（ClO₄）₄和C₈H₂₄N₄（NO₃）₄?2H₂O两种有望用作战时应急储备的单质炸药。通过单晶X-射线衍射、红外光谱、元素分析、差热分析、热重分析、EXPLO 5.0程序对目标产物的结构、热性能、爆轰性能进行了研究。结果表明C₈H₂₄N₄（ClO₄）₄属正交晶系，Pcc2空间群，晶体密度为1.968 g?cm^-3； C₈H₂₄N₄（NO₃）₄?2H₂O的晶体为二水合物，属单斜晶型，P2₁/n空间群，晶体密度为1.642 g?cm^-3。C₈H₂₄N₄（NO₃）₄?2H₂O和C₈H₂₄N₄（ClO₄）₄的热分解峰值温度及活化能分别为293.2 ℃、284.1 ℃和131.76 kJ·mol^-1、195.18 kJ·mol^-1。C₈H₂₄N₄（NO₃）₄?2H₂O和C₈H₂₄N₄（ClO₄）₄表现出了较为优异的爆轰性能，其爆速、爆压分别可达8058 m?s^-1、8680 m?s^-1和24.0 GPa、36.2 GPa。此外，C₈H₂₄N₄（NO₃）₄?2H₂O和C₈H₂₄N₄（ClO₄）₄的撞击感度分别为36 J、33 J，摩擦感度均大于360 N。

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• 枪支有机射击残留物痕量检测技术研究进展

  南策, 赵鹏程, 张祉悦, 王逸飞, 王宗兴

  优先出版日期:2024-05-22  DOI: 10.11943/CJEM2024011

  摘要(83) HTML(100) PDF(1.69 M)( 221)

  摘要：射击残留物（GSR）是枪支发射时的重要伴生产物，GSR的分析对涉枪案件的侦查与诉讼活动中具有重要意义。传统的GSR检验主要以底火产生的无机物为主，而忽视了来自于发射药中的有机射击残留物（OGSR）成分。由于环境中普遍存在金属颗粒，以及无重金属弹药的生产和应用，常规检测方法易造成假阳性或假阴性的问题，OGSR的痕量检测技术正在成为研究热点。研究综述了近年来痕量OGSR检测的研究进展，重点讨论了拉曼光谱法、质谱法、液相色谱-质谱联用法以及电化学法在OGSR检测中的优势以及局限性，介绍了化学计量学在OGSR痕量检测中的应用。其中，液相色谱-质谱联用法检测OGSR的前处理简单，检出限低，灵敏度高。今后研究重点可为基于液相色谱-质谱联用技术获得的大量数据与化学计量学的数据处理技术相结合，构建具有快速分析识别OGSR样品的检测技术。

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• 基于阳离子调控的ADN防吸湿技术

  彭盼盼, 屈炜宸, 杜黎小松, 史淑婧, 赵新岩, 李磊, 杜芳, 陶博文, 李洪旭

  优先出版日期:2024-05-16  DOI: 10.11943/CJEM2024081

  摘要(223) HTML(0) PDF(1.10 M)( 263)

  摘要：二硝酰胺铵（ADN）作为一种极具应用前景的新型氧化剂，由于其阳离子NH₄⁺易与空气中的水分子形成氢键，因而存在强吸湿性缺点，导致当前无法实现大规模化工程应用。据此，本研究提出一种阳离子调控策略，结合Schiff base反应和离子交换反应，以对苯二甲醛（TPA）、氨基胍盐酸盐（AGC）和ADN为原料，通过操作简单、安全高效的一锅法反应，成功合成出含二价阳离子的新型二硝酰胺类含能离子盐（DBDN）。采用元素分析、红外光谱和核磁光谱等对其化学结构进行表征，同时结合热分析、机械感度测试和理论计算对其理化性能进行分析，并采用干燥器平衡法对ADN和DBDN进行吸湿性研究。结果显示，DBDN的撞击感度（IS）、摩擦感度（FS）和热分解温度（T_d）分别为>40 J、16%和225 ℃，其安定性要远优于ADN（5 J、76%和198 ℃）。此外，在25 ℃、相对湿度（RH）分别为66%和75%的条件下，静置9天后，ADN的饱和吸湿率为24.1%和39.5%，而DBDN仅为0.26%和0.48%，表现出不吸湿特性。

• HNS-Ⅳ基PBX的冲击起爆点火增长模型参数

  赵雅琦, 杨沙, 曹威, 郭伟, 宋清官, 段英良, 黄兵, 韩勇

  优先出版日期:2024-05-15  DOI: 10.11943/CJEM2024052

  摘要(122) HTML(70) PDF(1.19 M)( 202)

  摘要：为了获得HNS-IV（IV型六硝基菧）基高聚物粘结炸药的冲击起爆点火增长模型参数，采用炸药平面波加载冲击波的方法，冲击波经隔板衰减后作用到被测炸药上，使用光学多普勒测速技术获得被测炸药与LiF窗口的界面粒子速度曲线。一发试验的隔板上可同时放置多发不同厚度药片，通过调整隔板厚度改变输入压力，可以获得界面粒子速度的增长过程。同时，基于反向撞击法获得了被测炸药的未反应冲击绝热线，基于直径10mm圆筒试验获得了圆筒膨胀速度时间曲线，采用遗传算法拟合试验结果分别获得了未反应炸药和爆轰产物JWL状态方程参数。最后，采用点火增长模型对不同厚度炸药与LiF窗口的界面粒子速度曲线进行了拟合。结果表明，未反应炸药和爆轰产物状态方程参数曲线拟合相关性较高，获得的点火增长模型参数很好地模拟了冲击起爆试验结果，可以满足起爆传爆序列设计需要。

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• 模糊综合评价模型在高能硝胺发射药改性评价中的应用研究

  郭志罡, 李曼曼, 王锋, 于慧芳, 魏伦, 王琼林

  优先出版日期:2024-05-15  DOI: 10.11943/CJEM2024069

  摘要(84) HTML(60) PDF(1.06 M)( 170)

  摘要：为研究模糊综合评价模型在高能硝胺发射药改性评价中的应用，采用包覆工艺，分别选取三氨基三硝基苯（TATB）和聚酯（NA）作为包覆工艺中的降燃速材料，制备了TATB包覆发射药和NA包覆发射药，对比了包覆和未包覆发射药的堆积密度、局部燃速、爆热、燃烧渐增性以及内弹道性能；基于此实验结果，采用层次分析法，评价了TATB和NA对发射药基本性质和燃烧性能的影响程度。研究建立了发射药基本性质和发射药燃烧性能间的模糊评价方法；发现面向发射药燃烧性能，局部燃速的影响权重最大，为0.82；爆热的影响权重次之，为0.11；堆积密度的影响权重为0.07。在堆积密度差异较小的情况下，由于NA包覆发射药的降燃速效果明显强于TATB包覆发射药，NA包覆发射药的能量损失虽然较TATB包覆发射药更大，NA包覆发射药的燃烧性能优于TATB包覆发射药，且二者明显强于未包覆的空白发射药。

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• 固体推进剂药浆立式混合过程SPH方法研究

  洪寅, 刘看, 武毅, 吴艳青, 杨秀峰

  优先出版日期:2024-04-26  DOI: 10.11943/CJEM2024043

  摘要(191) HTML(200) PDF(3.00 M)( 342)

  摘要：立式混合机内桨叶的行星运动可有效促进物料不同组分间的分散循环和均质分布，故已应用于固体推进剂药浆的制备过程。然而，混合机内的复杂界面及其运动导致药浆内部的混合机理与流变特性难以采用传统的方法进行研究。针对层流流动下推进剂药浆与桨叶耦合过程，基于光滑粒子法（Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH），连续体被离散为若干携带物理量的守恒质点。结合Herschel-Bulkley（HB）本构模型，发展了适用于非牛顿流体状态下推进剂药浆混合过程的无网格方法。将数值模拟和实验进行对比，验证所提出模型的准确性。通过探究桨叶运动参量与功率消耗的相关性，分析了几何构型、转动模式对药浆混合均匀程度及叶轮扭矩负载的影响规律。研究结果表明，若剪切速率指数n为0.47时，液体在非牛顿流动状态下，模拟结果相对文献实验结果的平均误差约为4.98%，故两者具有良好的一致性。行星叶轮搅拌2.65 s后，其混合均匀性指数相比于中心、偏心叶轮依次提高了8.9%和7.3%。而雷诺数Re = 1时，公转半径在0.11Dw ~ 0.23Dw范围内，扭矩的最大增幅可达38.4%。

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• 磁场辐射下TNT晶体性能的变化特性

  任海超, 贾宪振, 刘瑞鹏, 王昊, 孙晓宇, 张增明, 陶俊, 王晓峰

  优先出版日期:2024-04-26  DOI: 10.11943/CJEM2023271

  摘要(144) HTML(152) PDF(1.84 M)( 288)

  摘要：为详细了解强磁场辐射下三硝基甲苯（TNT）晶体性能的变化特性，借助扫描电子显微镜仪研究了强磁场辐射（0，6 T）下TNT晶体形貌变化，利用X射线衍射仪和拉曼光谱分析了磁场辐射下TNT晶格变化，采用差示扫描量热仪（DSC）获得了磁场辐射下TNT的热分解特性。最后基于分子动力学模拟，探讨了强磁场辐射下（0， 3 T， 6 T和8 T） TNT的晶格常数、微观分布、力学性能和撞击感度变化情况。结果表明：TNT晶体受到6 T磁场辐射后，微观形貌由辐射前的鳞片针状结构转变为不规则的块状结构，热分解放热峰温度由289.6 ℃升高到304.1 ℃，但TNT的晶体相结构和晶格常数未发生明显改变。理论结果同样表明TNT晶格常数不受磁场辐射的影响，但磁场会改变TNT分子在晶体内部的分布。8 T磁场辐射能显著改善TNT晶体的延展性。通过比较最长引发键的占比，发现8 T磁场会增加TNT晶体的撞击感度。

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• 多脉冲加载下结构装药非线性放大效应及其点火实验

  仲苏洋, 廖深飞, 胡秋实, 李涛, 傅华

  优先出版日期:2024-04-25  DOI: 10.11943/CJEM2023245

  摘要(129) HTML(118) PDF(2.21 M)( 301)

  摘要：为认识侵彻多层靶过程中装药意外点火的潜在机理，提出了基于多层嵌套子弹及双向限位设计思路，建立了一种连续多次冲击加载下结构装药非线性放大效应实验方法，验证了该方法的有效性，分析了非线性响应放大的内在机制，开展了多脉冲加载下结构非线性响应对装药点火行为的影响研究。结果表明：该实验方法能够针对装药进行灵活可控的多脉冲加载，加载应力峰值达百兆帕量级、脉宽达亚毫秒量级。一旦加载载荷的特征频率接近结构装药的固有频率，将产生结构非线性放大效应，装药应力幅值逐渐放大。在子弹速度、质量均相同的前提下，仅改变载荷频率，如果结构非线性响应发生放大，则PBX-3装药可能发生点火；反之则不会发生点火。可见，结构非线性放大效应是导致装药点火的一个重要因素。

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• AP/KP复合型氧化剂的设计、制备及燃烧性能

  李胜伟, 徐东, 孙森, 周近强, 吴成成, 郭学永

  优先出版日期:2024-04-25  DOI: 10.11943/CJEM2024049

  摘要(163) HTML(248) PDF(2.37 M)( 354)

  摘要：为了解决现有混合炸药用氧化剂高氯酸铵（AP）密度和有效氧含量低的问题，将密度和有效氧含量更高的氧化剂高氯酸钾（KP）与AP复合，使用分子动力学方法确定了AP/KP复合型氧化剂的最佳配比，使用物理混合法和溶剂蒸发法分别制备了新型AP/KP高密度高释氧复合型氧化剂，并采用电感耦合等离子光谱发生仪（ICP）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线粉末衍射仪（XRD）、热分析仪（DSC-TG）对其元素组成、形貌、结构、成分和热性能等进行表征。结果表明：使用溶剂蒸发法制备的AP/KP复合型氧化剂的元素分布合理，粒度分布均匀；XRD晶型未发生变化，晶型较为完整；AP和KP的热分解峰温分解分别下降了11.25 ℃和13.87 ℃，更有利于热分解过程的进行。此外，将物理混合法和溶剂蒸发法制备的复合型氧化剂引入典型金属可燃剂Al粉中，对比研究了不同制备方法的样品和Al粉的点火和燃烧性能。结果表明，使用溶剂蒸发法制备的AP/KP复合型氧化剂和Al粉混合时燃烧热值达到12.228 MJ·kg^-1，增压速率达到5.21 MPa·s^-1，激光点火试验表明AP燃烧反应速率慢和KP点火困难的缺点均被大幅度改善。

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• 含AZDEGDN发射药的制备和燃烧性能

  任家桐, 崔鹏腾, 张衡, 丁峰, 高宇晨, 杨伟涛

  优先出版日期:2024-04-18  DOI: 10.11943/CJEM2024076

  摘要(149) HTML(182) PDF(1.32 M)( 319)

  摘要：为了探索新型叠氮增塑剂1，5-二叠氮基-3-氧杂戊烷（AZDEGDN）在发射药配方中的应用前景，采用半溶剂法制备了以AZDEGDN为增塑剂的双基和三基发射药，并对含AZDEGDN发射药的形貌、密度及在不同温度下的静态燃烧性能进行了研究。结果表明，使用半溶剂法挤出成型工艺能够制备得到外观无明显瑕疵的含AZDEGDN的双基发射药（ADG-2）和三基发射药（ADG-3）。SEM测试显示，固体添加剂黑索今（RDX）和硝基胍（NGu）能够较为均匀地分布在ADG-3发射药内部。密度测试显示，ADG-2和ADG-3发射药的密度分别为1.44 g·cm^-3和1.52 g·cm^-3，均接近理论密度，说明发射药内部结构较为致密。密闭爆发器试验表明，常温（20 ℃）下，ADG-2和ADG-3发射药的静态燃烧性能均较为稳定，燃速随着压强增大而均匀上升，未出现明显的燃速-压强曲线（u-p曲线）转折现象，燃烧最大压强分别为237.71 MPa和263.80 MPa，燃速压强指数分别为0.9098和0.9754；RDX和NGu的添加使得含AZDEGDN发射药在低压段（50~100 MPa）和中压段（100~150 MPa）的燃速压强指数分别增大了15.5%和10.9%，而在高压段的燃速压强指数减小了4.2%；高温（50 ℃）和低温（-40 ℃）下，ADG-3发射药仍然能够保持稳定燃烧，燃烧最大压强由常温下的263.80 MPa分别变为265.92 MPa和261.13 MPa，燃烧时间由14.70 ms分别变为13.52 ms和16.40 ms，燃速压强指数由0.9754分别变为0.9464和0.9938。可见含AZDEGDN发射药的制备方法简单成熟，结构致密无瑕疵，静态燃烧性能稳定，有望成为一种新型低烧蚀发射药。

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• 基于微元法的偏心起爆战斗部破片初速计算方法

  刘恒言, 梁争峰, 阮喜军, 程淑杰

  优先出版日期:2024-04-17  DOI: 10.11943/CJEM2024023

  摘要(138) HTML(154) PDF(1.68 M)( 296)

  摘要：目标方向的破片初速分布是评估定向战斗部威力的重要因素之一，为此对偏心双线起爆下战斗部定向侧全域破片的初速计算方法以及相较于中心起爆的动能增益进行了研究。基于微元思想推导了定向侧周向不同位置处破片初速的计算方法，开展了战斗部静爆试验，并将实验结果与理论计算进行对比，同时结合战斗部数值模拟结果对轴向速度修正函数进行了拟合，依据现有研究对算法普适性进行了验证。结果表明：所提出公式适用于偏心双线起爆战斗部，理论计算与试验结果间的误差不超过4.8%，计算结果符合实际情况；拟合所得修正函数可对轴向不同方位破片的飞散初速进行预估；在战斗部参数变化时算法仍具有较好的普适性，计算误差小于7.11%；与中心起爆相比，采用夹角为60°的偏心双线起爆模式可使定向侧中心-30°~30°范围内破片总动能增加34.9%。

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• 接触爆炸下波纹钢-混凝土板复合结构水下防爆效果评价

  曹克磊, 付乔峰, 张建伟, 黄锦林, 赵瑜

  优先出版日期:2024-04-15  DOI: 10.11943/CJEM2024032

  摘要(215) HTML(92) PDF(8.06 M)( 280)

  摘要：为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆防护效果，采用有限元-光滑粒子流体动力学耦合算法（FEM-SPH）建立水下多介质耦合爆炸模型；设计不同波纹钢-混凝土板复合结构防护方案，探究不同复合结构防护层（含3，6，9，12 mm厚波纹钢复合结构、含30°，45°，60°，75°波纹钢复合结构和含10，30，50，70 mm波高波纹钢复合结构）的水下削波吸能效果，并提出耗能分担率对复合结构进行防护效果评价。研究结果表明：混凝土板迎爆面与背爆面的模拟结果与试验结果较为吻合，验证了水下接触爆炸模拟过程；不同复合结构防护方案下，含12 mm厚波纹钢复合结构、含75°波纹钢复合结构和含70 mm波高波纹钢复合结构防护方案较无防护方案测点峰值压力最大降幅为63.2%，60%和57.9%，最大防护率分别为63.2%，60.0%和57.9%、耗能分担率为69.48%，66.26%和63.51%；最优型式（厚度为12 mm/夹角为75°/波高为70 mm）复合结构的削波吸能效果及防护效果均显著优于单一因素影响下的复合结构。研究成果可为不同波纹钢-混凝土板复合结构在水下抗爆防护领域的应用提供理论基础。

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• BGAP的合成与展望

  闫镒腾, 孙善虎, 刘杉, 吉应旭, 白森虎

  优先出版日期:2024-04-08  DOI: 10.11943/CJEM2023262

  摘要(244) HTML(192) PDF(795.96 K)( 328)

  摘要：含支化结构的聚叠氮缩水甘油醚（BGAP）含能黏合剂比线型聚叠氮缩水甘油醚（GAP）含能黏合剂具有更高的相对分子质量、更宽的官能度（f）调节范围、更高的生成热、更低的黏度等，能够提高复合固体推进剂的能量水平以及改进其工艺性能和力学性能，是叠氮黏合剂的重要研究方向之一。如何可控调节官能度、相对分子质量及其分布等重要结构参数，成为获得高质量BGAP含能黏合剂的关键。本文详细阐述了BGAP的一步裂解叠氮化法合成工艺并提出了可能的合成机理，介绍了BGAP的性能研究现状，分析了存在的问题和不足，展望了BGAP的合成和性能研究发展方向，强调优化BGAP的后处理工艺、提高BGAP的制备能力以及加强BGAP的基础性能和应用研究是今后研究的重点。

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• 升温速率对JEO炸药烤燃响应特性的影响

  张烨, 王新宇, 徐文雨, 王在成, 姜春兰

  优先出版日期:2024-03-28  DOI: 10.11943/CJEM2024010

  摘要(196) HTML(326) PDF(2.17 M)( 409)

  摘要：为研究JEO炸药（3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮（NTO）/奥克托今（HMX）/添加剂）的烤燃响应特性，设计了炸药烤燃多点测温-测压实验系统，开展了5 ℃·min^-1和2 ℃·min^-1 2种升温速率下的JEO炸药烤燃实验，获得了点火时间、点火温度、不同位置处炸药的温度历程和装置内部的压力历程，分析了升温速率对JEO炸药烤燃温度、压力变化和反应剧烈程度的影响。在实验研究的基础上，采用考虑压力对炸药热分解反应影响的炸药烤燃多相流物质输送模型，使用Fluent软件对不同升温速率下JEO炸药的烤燃热分解过程进行了数值模拟研究。研究结果表明，JEO炸药热分解反应在相变前较为缓慢，相变后反应速率加快，炸药温度升高加快、压力呈指数增长，直至点火，JEO炸药的点火温度约为220 ℃，在本实验的约束条件下响应等级为爆燃，具有良好的热安全性；随着升温速率的降低，JEO炸药的点火时间变长，点火位置由装药边缘移向中心，反应剧烈程度增加；点火前的热分解过程中只有少部分炸药发生了反应，大部分炸药在点火后的燃烧阶段发生反应。

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• 含能材料的组装及其性能研究进展

  刘丹, 王浚儒, 赵煦, 杨志剑

  优先出版日期:2024-03-26  DOI: 10.11943/CJEM2023269

  摘要(423) HTML(342) PDF(3.60 M)( 658)

  摘要：含能材料的形貌及结构对其各项性能具有显著影响，为改善现有含能材料的固有性能，满足武器装备不同应用需求，含能材料的组装是一种有效的技术手段。基于国内外学者的相关工作，从单一组分含能材料通过组装直接影响结构从而调控其性能、多组分复合含能材料的组分及复合结构协同调控性能两个角度出发，综述了当前含能材料的组装方法及其对性能的调控效果，阐述了其它功能材料组装对含能材料的启示。当前，单一组分含能材料组装可以带来新的炸药形貌，多组分组装可以弥补现有性能调控的不足，实现能量及安全性能协同提升，但含能材料的组装发展还面临着组装方法单一、过程调控难、组装机制尚不明确、多组分研究不够深入等问题。未来研究可以重点关注含能材料晶体组装理论完善、微介观表征技术发展及新组装技术探索三个角度。

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• 不同管材侧向环形切缝装药爆炸能量传递特性

  程兵, 汪海波, 程扬帆, 汪泉, 吕闹, 韩体飞

  优先出版日期:2024-03-12  DOI: 10.11943/CJEM2023266

  摘要(217) HTML(132) PDF(2.57 M)( 444)

  摘要：为了探究不同管材侧向环形切缝装药的爆炸能量传递特性，开展常规柱状装药和4种管材侧向环形切缝装药的爆炸实验，借助高速纹影拍照系统和冲击波超压监测系统捕获了爆炸波的传播历程和监测爆炸压力的分布情况，分析了侧向环形切缝装药爆炸能量传递规律，以及管材对其能量传递特性的影响。结果显示：侧向环形切缝装药爆炸之后，爆轰产物和冲击波均先朝着切缝方向向外传播，非切缝方向爆轰产物和冲击波的传播相对滞后；与常规柱状装药的爆炸压力对称分布相比，侧向环形切缝管会减小非切缝方向爆炸压力和增大切缝方向爆炸压力，爆炸压力的非对称分布证明侧向环形切缝装药在切缝方向诱发产生了聚能效应；不同管材侧向环形切缝装药的聚能效果强弱顺序为不锈钢（SS）>聚氯乙烯（PVC）>纤维强化塑料（FRP）>有机玻璃（PMMA）。

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• 三基发射药热烧蚀特性及变化规律

  邬睿, 肖亦洁, 李强, 袁茂博, 刘波, 张玉成

  优先出版日期:2024-03-07  DOI: 10.11943/CJEM2024033

  摘要(222) HTML(68) PDF(897.79 K)( 483)

  摘要：为了研究三基发射药热烧蚀特性及变化规律，制备了组分含量不同的多种三基发射药，采用半密闭爆发器模拟烧蚀试验方法测定发射药样品的烧蚀性，分析了发射药高能组分含量、增塑剂含量对发射药爆温的影响规律，以及发射药爆温对烧蚀特性的影响规律。结果表明，环三亚甲基三硝胺（RDX）、硝基胍（NQ）、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）含量改变会引起发射药爆温的变化，进而影响烧蚀性能；RDX含量增加1%，爆温增加0.59%，发射药烧蚀率增加1.23%；与未加入RDX相比，加入2%RDX的发射一烧蚀率增加23.38%；NQ含量增加1%，爆温降低0.23%，发射药烧蚀率降低0.56%；DOP含量增加1%，爆温降低2.99%，发射药烧蚀率降低7.01%；针对爆温在2600-3100 K的范围内的三基发射药，建立了质量烧蚀率与爆温的指数关系式，并分别给出了RDX、NQ、DOP体系的特征系数，为0.106、0.101、0.163。

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• CL-20@PCHA复合粒子的制备及性能

  文艺蒙, 茆俊卿, 马宋雨辰, 狄阳, 刘涛, 刘杰

  优先出版日期:2024-01-25  DOI: 10.11943/CJEM2023200

  摘要(305) HTML(196) PDF(1.86 M)( 681)

  摘要：多晶型六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）在推进剂体系中因与添加剂接触或环境条件（温度或压力）改变，晶型易发生转变形成混合晶型，导致推进剂结构损伤，性能降低。为阻止溶剂与CL-20的接触，抑制CL-20晶型转变，研究将基于己二胺（HMDA）与邻苯二酚（CCh）氧化自聚合反应生成聚酚胺（PCHA）薄膜，采用水悬浮法在温和的条件下对CL-20炸药晶体进行表面修饰，通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、拉曼光谱仪（RAMAN）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）等对表面改性颗粒的形貌结构、包覆物含量、热稳定性及其在乙二醇溶液中的稳定性进行研究。结果表明，HMDA与CCh在温和条件下可对CL-20晶体表面进行修饰，并形成一层致密的PCHA包覆层；溶解称重法和高效液相色谱法（HPLC）测得PCHA包覆物含量约为1%；PCHA包覆将晶型转变温度和热分解温度分别提升了16 ℃和7 ℃，通过Kissinger法计算不同升温速率下的热分解活化能E_a发现CL-20@PCHA的活化能较CL-20提高了约8 kJ·mol^-1，热稳定性得到较大提升；XRD测试结果表明PCHA薄膜可以有效阻隔溶剂与CL-20的接触，减缓CL-20在溶剂中的溶解速率，可有效抑制CL-20的晶型转变。

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• 密闭环境中压力对现场混装乳化炸药微观结构和热稳定性的影响

  潘长鑫, 刘锋, 毕如洁, 代伟, 朱正德, 程雨航

  优先出版日期:2024-01-17  DOI: 10.11943/CJEM2023219

  摘要(260) HTML(78) PDF(2.37 M)( 660)

  摘要：为研究螺杆泵送和中深孔装药时伴随的高压作用对现场混装乳化炸药基质微观结构和热稳定性的影响，采用光学显微镜、激光粒度仪、水溶性实验、热重与微商热重联用技术、Kissinger法和Ozawa法、Coats-Redfern法和?atava法，对常压、高压环境下基质的微观结构、粒径分布、析晶含量、热分解过程、热分解反应活化能、热分解机理函数和速率方程进行了研究。结果表明，从常压到高压，基质内相液滴出现聚合、破乳、析晶现象，粒径由3.717 μm增大为4.474 μm，硝酸铵晶体的析出量由0.0530 g增大为0.0640 g，乳液体系均一性减弱；基质的平均热分解起始温度T_onset由157.4 ℃升高为184.0 ℃，平均一阶微商热重峰温T_p由262.6 ℃升高为281.8 ℃，平均质量损失平均速率由0.1454 %·s^-1升高为0.1476 %·s^-1，反应活化能由108.49 kJ·mol^-1降低为84.74 kJ·mol^-1，高压下蒸发破乳释放的游离水可能造成了T_onset与T_p上升，热分解反应更容易发生；Ozawa法计算的活化能随着转化率增大的变化趋势不同，热分解反应的机理函数从Valensi方程变为反Jander方程，其速率方程也发生了变化。高压作用促进了基质内相液滴聚合、破乳、析晶过程，降低了热分解反应发生的活化能，减弱了体系均一性、热稳定性。

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• 孔内空气间隔对有/无金属罩聚能装药定向侵彻效果的影响

  蔡静静, 徐轩, 陈占扬, 杨军

  优先出版日期:2023-12-07  DOI: 10.11943/CJEM2023196

  摘要(301) HTML(210) PDF(3.93 M)( 1091)

  摘要：为了探究孔内径向空气间隔对有/无金属罩聚能装药定向侵彻效果和炸药爆轰能量传递过程的影响，采用ANSYS/LS-DYNA软件，开展孔内装药空气间隔为6，8，10，12，14 cm时的数值模拟研究，分析了聚能装药中有药型罩形成EFP和无药型罩形成聚能气流的能量集中释放过程，以及对孔壁的定向侵彻深度。结果表明：空气间隔小于10 cm时，聚能气流对孔壁的侵彻深度相对于EFP平均侵深分别提高了53%（6 cm）和29%（8 cm）。空气间隔大于10 cm时，EFP平均侵彻深度相比于聚能气流均增加了26%（12 cm和14 cm）。计算聚能轴线上EFP和聚能气流单位面积通过孔壁的动能，发现空气间隔较小时，聚能气流在空气中衰减耗散的能量小于EFP塑性变形耗能，此时聚能气流对孔壁的侵彻效果较优；空气间隔较大时，爆轰产物空间膨胀造成聚能气流轴线处的密度和动能显著降低，而EFP由于具有高密度和不可压缩性，能量分散小，动能衰减缓慢，此时EFP对孔壁的侵彻效果优于聚能气流。

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2024年第32卷第6期       富氮杂环含能化合物的创制

>专题导言

• 专题导言：富氮杂环含能化合物的创制

  张文全

  2024,32(6):570-570, DOI:

  摘要(30) HTML(13) PDF(1.06 M)( 30)

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>含能快递

• 含能快递--2024年第6期

  张文全

  2024,32(6):571-572, DOI:

  摘要(35) HTML(17) PDF(1.12 M)( 36)

  摘要：

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>制备与性能

• 机器学习辅助的［5，6］稠环含能化合物高通量设计

  潘林虎, 王睿辉, 樊明仁, 宋思维, 王毅, 张庆华

  2024,32(6):573-583, DOI: 10.11943/CJEM2024055

  摘要(35) HTML(16) PDF(1.94 M)( 43)

  摘要：与经验和计算指导的研发模式相比，机器学习辅助的含能分子高通量虚拟筛选技术，在分子设计效率及构效关系定量分析方面都展现出明显优势。鉴于富氮稠环含能化合物较好的能量-稳定平衡特性，研究利用机器学习辅助的高通量虚拟技术对［5，6］富氮稠环类含能分子的化学空间进行了探索研究，基于［5，6］全碳骨架，通过组合枚举和芳香性筛选得到142689个［5，6］稠环类化合物，同时采用核岭回归算法建立并优化了6个含能分子性能预测模型（密度，分解温度，爆速，爆压，撞感和生成焓），分析了稠环上的氮氧原子以及分子上官能团对含能化合物性能的影响。结果发现，所生成稠环化合物的构效关系与含能化合物能量与稳定性相关性的一般规律相符，验证模型的合理性。以爆速和分解温度作为能量和热稳定性的标准，研究进而筛选获得了5个综合性质较为突出的分子，利用DFT等量子化学计算的结果与本研究模型预测结果符合良好，进一步验证了预测模型的精度。

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• 3-（1H-四唑）-7-（三氟甲基）-1，2，4-三唑［5，1-c］-1，2，4-三嗪-4-氨基的制备及性能

  张荣政, 陆明, 许元刚

  2024,32(6):584-590, DOI: 10.11943/CJEM2024053

  摘要(27) HTML(17) PDF(1.09 M)( 41)

  摘要：以5-（三氟甲基）-1，2，4-三唑-3-胺为原料，两步合成了一种含氟稠环含能化合物3-（1H-四唑）-7-（三氟甲基）-1，2，4-三唑［5，1-c］-1，2，4-三嗪-4-氨基（2）。采用X射线单晶体衍射仪确定了目标化合物的晶体结构，通过核磁共振、傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪对其进行了结构测试与性能表征，通过EXPLO5预测了爆轰性能，采用BAM标准方法进行了感度测定。结果表明，合成过程高效、无毒、简单，所得目标化合物的晶体2·DMF属于三斜晶系，Pī空间群，晶胞参数a=4.9035（10） Å，b=10.219（2） Å，c=15.194（3） Å，V=720.4（3） ų，α=107.163（6）°，β=92.486（7）°，γ=96.4438（7）°，Z=2；其理论爆速爆压分别为6933 m·s^-1和17.1 GPa，撞击感度>40 J，摩擦感度>360 N。

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• 含四唑多环自组装含能化合物的合成、晶体结构及性能

  杨雅麟, 秦逸枫, 夏江璐, 杜慧英, 李馨宇, 伍波, 马丛明

  2024,32(6):591-600, DOI: 10.11943/CJEM2024006

  摘要(40) HTML(14) PDF(2.40 M)( 37)

  摘要：多环富氮含能化合物因其在构建低机械感度、良好热稳定性和高密度新型含能分子方面的独特优势，而备受国内外研究人员关注。研究将四唑环接入稠环中构建新型多环富氮骨架，利用其作为高能有机燃料和氢键供体，进一步与富有氢键受体的氧化性结构单元HClO₄通过非共价键自组装，合成了3种不含结晶水的新型多环自组装含能化合物——7-氨基-6-（2H-四唑-5-基）-吡唑并［1，5-a］嘧啶高氯酸盐（1），7-氨基-6-（2H-四唑-5-基）-［1，2，4］三唑并［1，5-a］嘧啶高氯酸盐（2）和2，7-二氨基-6-（2H-四唑-5-基）-［1，2，4］三唑并［1，5-a］嘧啶高氯酸盐（3）。采用核磁共振谱（H NMR）、X-射线单晶衍射（XRD）分析对其结构进行表征，利用差示扫描量热仪-热重联用（DSC-TG）和BAM法测试其热稳定性和机械感度，并运用Gaussian 09程序和EXPLO5 V6.05.02预测其爆轰性能。结果表明，3种化合物均有较高的晶体密度（密度ρ： 1.75~1.86 g·cm^-3）、良好的热稳定性（热分解起始温度T_d： 184~260 ℃）和爆轰性能（爆速v： 7343~7570 m·s^-1； 爆压p： 21.1~22.8 GPa），优于传统炸药三硝基甲苯（TNT）。其中化合物1（撞击感度IS>40 J，摩擦感度FS=216 N）和化合物3（IS=25 J，FS=240 N）展现出低的机械感度。

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• 3，5，7-三氨基-［1，2，4］三唑并［4，3-a］［1，3，5］三嗪五唑盐的合成与性能

  蒋帅杰, 秦雅琪, 许元刚, 陆明, 王鹏程

  2024,32(6):601-607, DOI: 10.11943/CJEM2024028

  摘要(44) HTML(24) PDF(1.47 M)( 51)

  摘要：以五唑银为原料与3，5，7-三氨基-［1，2，4］三唑并［4，3-a］［1，3，5］三嗪盐酸盐通过复分解反应合成了一种新型非金属五唑盐——3，5，7-三氨基-［1，2，4］三唑并［4，3-a］［1，3，5］三嗪五唑盐（4）。通过X-射线单晶衍射、红外光谱（IR）、元素分析（EA）、核磁共振（NMR）对合成的新型五唑盐进行了结构表征，并采用热重分析（TG）和差示扫描量热分析（DSC）测试其热分解行为。使用原子化法计算了化合物4的生成焓，使用EXPLO5预测了爆轰性能，并采用BAM方法测试其撞击感度和摩擦感度。测试结果显示，化合物4的晶体密度为1.644 g·cm^-3，属单斜晶系，P2₁/n空间群，氮含量77%，热分解温度113.8 ℃，生成焓491.5 kJ·mol^-1，爆速7913 m·s^-1，爆压19.6 GPa，撞击感度>40 J，摩擦感度>360 N。

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• 5-氨基-2H-吡唑-3，4-双酮-3-肟-4-腙及其含能离子盐的合成与性能调控

  胡李劲草, 孙环宇, 安子伟, 赵子昌, 黄伟, 刘雨季

  2024,32(6):608-614, DOI: 10.11943/CJEM2023270

  摘要(23) HTML(15) PDF(852.81 K)( 25)

  摘要：以4-氯-3，5-二硝基-1H-吡唑为原料，经胺化及取代/还原反应得到5-氨基-2H-吡唑-3，4-双酮-3-肟-4-腙（3），并制备了3种含能离子盐——高氯酸盐（4）、硝酸盐（5）和5，5΄-二硝氨基-3，3΄-偶氮-1，2，4-噁二唑盐（6）。通过溶剂挥发法得到了化合物3和4的单晶，并通过X-射线单晶衍射法对其进行表征。通过核磁共振波谱、红外光谱等方法对含能化合物3~6的结构进行表征；通过真密度仪、差示扫描量热仪、撞击感度仪、摩擦感度仪等对其性能进行测试；同时理论计算了其生成焓和爆轰性能。结果表明，化合物3为平面构型，酮肟和酮腙具有显著的双键特征，降低了吡唑环的共轭性，使其易于成盐。成盐后不同阴离子对中性化合物的性能有着多方面的影响。其中高氯酸根阴离子不但改善了化合物的氧平衡，还提高了化合物的密度，使得高氯酸盐4的爆速和爆压（8499 m·s^-1，30.2 GPa）相比中性化合物3（8072 m·s^-1，22.5 GPa）有一定程度提升；另外5，5΄-二硝氨基-3，3΄-偶氮-1，2，4-噁二唑显著提高了中性化合物3的分解温度，由135 ℃上升至285 ℃。结果表明通过阴阳离子的合理搭配，可以有效调控目标含能化合物的性能。

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• 两种富氮稠环型1，2，5-噁二唑类含能盐的合成及性能

  李涛, 易文斌, 于琼

  2024,32(6):615-622, DOI: 10.11943/CJEM2024039

  摘要(30) HTML(12) PDF(1.42 M)( 38)

  摘要：以5，6-二肼基-［1，2，5］噁二唑并［3，4-b］吡嗪（1）为原料合成了5，5''-（肼-1，2-二亚基亚胺）双（5，7-2H-［1，2，5］噁二唑并［3，4-e］［1，2，4］三唑并［4，3-a］吡嗪-8（4H）-亚胺）高氯酸盐（2）和5，5''-（二氮烯-1，2-二亚基）双（［1，2，5］噁二唑并［3，4-e］［1，2，4］三唑并［4，3-a］吡嗪-8（7H）-亚胺）硝酸盐（3）两种富氮含能盐。采用核磁共振（NMR）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、元素分析（EA）、X-射线单晶衍射（XRD）等多种手段对含能离子盐2和3的结构进行了表征，利用差示扫描量热法（DSC）研究其热分解行为，运用BAM标准测试方法获得摩擦感度和撞击感度，同时基于等键反应方程与EXPLO5软件预测其爆轰性能。结果表明，化合物2和3的晶体均属于单斜晶系，分别属于Pn 和P2₁/n空间群，二者的晶体结构中阳离子部分具有良好的平面性，晶体堆积图中观察到了大量氢键。化合物2和3的热分解温度分别为154 ℃和130 ℃，理论爆速分别为7722 m·s^-1和8008 m·s^-1，理论爆压分别为26.3 GPa和28.4 GPa，摩擦感度均为360 N，撞击感度均大于40 J。化合物2和3在爆轰性能、摩擦感度、撞击感度性能上均优于传统炸药TNT。

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• 富氮多环含能离子盐的合成和性能

  王喆, 尹平, 庞思平

  2024,32(6):623-630, DOI: 10.11943/CJEM2024056

  摘要(32) HTML(11) PDF(1.11 M)( 41)

  摘要：以多氨基稠环化合物6，7-二氨基-3亚氨基-［1，2，4］三唑并［1，2，4］三唑连四唑（TATOT-T）为原料，经过高锰酸钾氧化偶联和高氯酸成盐等步骤，合成了一种偶氮桥联的富氮多环含能化合物2，2′-二四唑基-3，6-二氨基-7，7′-偶氮基-［1，2，4］三唑并［1，2，4］三唑高氯酸盐（2）。采用傅里叶红外光谱、核磁共振、元素分析、X-射线单晶衍射技术，以及差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TG）对化合物2进行结构表征和热性能分析，结合高斯软件计算的生成焓，使用EXPLO5软件计算了其爆轰性能。结果表明，所得化合物2晶体属于单斜晶系，晶体密度为1.750 g·cm^-3，每个晶胞中包含4个分子，起始热分解温度为232.6 ℃，理论爆速为8373 m∙s^-1，爆压为29.05 GPa，撞击感度为40 J，摩擦感度为360 N，对外界机械刺激钝感，具有良好综合性能。

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• 基于乌洛托品笼状结构阳离子的五唑盐合成

  江天宇, 刘天林, 王康才, 夏宏蕾, 张文全

  2024,32(6):631-640, DOI: 10.11943/CJEM2024091

  摘要(34) HTML(12) PDF(1.87 M)( 34)

  摘要：基于两种乌洛托品笼状阳离子结构，合成了两种新的五唑盐——乌洛托品五唑盐（C₆H₁₃N₉，1）和甲基化乌洛托品五唑盐（C₇H₁₅N₉，2）。通过X-射线单晶衍射、红外光谱（IR）、质谱（MS）和核磁共振（NMR）对合成的五唑盐进行了结构表征，并采用热重分析（TG）和差示扫描量热分析（DSC）测试其热分解行为。使用原子化法计算了化合物1和2的生成焓，使用EXPLO5预测了爆轰性能，并采用BAM方法测试其撞击感度和摩擦感度。测试结果显示，化合物1属于单斜晶系（P2₁/c），晶胞参数为a=13.6795（2） Å，b=11.6892（1） Å，c=12.5941（2） Å，V=1937.53（5） ų，α=γ=90°，β=105.822（1）°，Z=8，D_c=1.448 g·cm^-3，化合物2属于单斜晶系（P2₁/m），晶胞参数为a=6.9025（5） Å，b=7.6042（5） Å，c=10.6808（9） Å，V=538.50（7） ų，α=γ=90°，β=106.148（8）°，Z=2，D_c=1.389 g·cm^-3。化合物1和2的热分解温度分别为90.0 ℃和82.8 ℃，理论爆速爆压分别为8291 m·s^-1，20.33 GPa和7862 m·s^-1，17.41 GPa。测得化合物1和2的撞击感度和摩擦感度分别为5 J，288 N和3 J，86 N。

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• 奇特氟效应：一个有效构筑不敏感含能材料的重要因素（英）

  余沛东, 刘强强, 丁小勇, 刘应乐, 高海翔

  2024,32(6):641-650, DOI: 10.11943/CJEM2024061

  摘要(28) HTML(13) PDF(1.57 M)( 33)

  摘要：研究设计、合成并表征了化合物5，7-二（三氟甲基）-2-（二硝甲基）-［1，2，4］三唑［1，5-a］嘧啶（1）。采用差示扫描量热仪、高斯03及EXPLO5 v6.05软件分别测试或计算了其热性能、生成焓和爆轰性能，并通过Hirschfeld表面分析、2D指纹图谱、静电势（ESP）对化合物1和已报道的偕二硝甲基含能化合物进行了对比研究。结果表明，化合物1具有较低的机械感度，其撞击感度>40 J， 摩擦感度>360 N，这与已报道的CHON型偕二硝甲基含能化合物的敏感性有很大不同。单晶堆积及分子间作用力的计算结果表明化合物1中的卤键（C—F…X）能够有效打断分子之间O…O相互作用的生成。此外，由于三氟甲基的存在，化合物1展示出较为优越的静电势值和静电势偏移值，从而使其比其它偕二硝甲基含能化合物更加稳定。

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• 端羟基叠氮呋咱醚氧杂丁烷-HTPE嵌段共聚物合成及内增塑性能

  温昱佳, 张婧, 窦金康, 谭博军, 刘宁

  2024,32(6):651-659, DOI: 10.11943/CJEM2024022

  摘要(14) HTML(13) PDF(1.52 M)( 24)

  摘要：针对增塑剂易迁移、渗出进而严重影响聚合物基复合材料物化性能和机械性能的问题，研究通过3-硝基-4-羟基呋咱与3，3-二溴甲基氧杂丁环（BBMO）偶联合成2种新单体3-（4-硝基呋咱-3-氧甲基）-3-溴甲基氧杂环丁烷（BrNFMO）、3，3-二（4-硝基呋咱-3-氧甲基）氧杂环丁烷（BNFMO），以端羟基聚醚（HTPE）为大分子引发剂，在三氟化硼乙醚催化下分别与BrNFMO、BNFMO以及对照组BBMO共聚后叠氮化，制备得到三种内增塑嵌段共聚物，对其进行结构、热分解行为、内增塑性能测试，并对所设计目标共聚单元进行量化计算以评估其爆轰性能。最后对共聚工艺进行了优化，通过“假活性”聚合策略对引入嵌段的程度进行控制。结果表明，该系列新型含能共聚单元具有优于现有叠氮基氧杂环丁烷单体的能量水平。与直接将叠氮基团引入聚合物相比，通过呋咱醚桥联结构将叠氮基团进行引入能够通过内增塑策略获得具有更低玻璃化转变温度T_g与黏度的含能共聚物（T_g可降低5.27 ℃，黏度可降低4.90 Pa·s），其热稳定性也得到了提高（T_d可提高7.3 ℃）。

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>综述

• 基于数据驱动的氮杂多环含能化合物的开发研究进展

  刘友海, 黄实, 张文全, 杨福胜

  2024,32(6):660-671, DOI: 10.11943/CJEM2024088

  摘要(33) HTML(10) PDF(4.12 M)( 30)

  摘要：含能材料的开发面临诸多挑战，传统“试错法”的研发模式会导致研发周期长，效率低。随着数据科学与人工智能技术的发展，基于数据驱动的研发模式为含能材料的发展开辟了新的路径。多环含能化合物是当前含能材料学科的研究热点，其中氮杂多环骨架由于存在π电子的离域共振和较多的可修饰位点，分子结构的稳定性得到提高，同时能量基团的存在保证了分子的能量水平，使得能量与稳定性之间的固有矛盾得到很好的平衡。研究简要介绍了数据驱动开发新型含能材料的工作流程，概述了数据驱动方法用于氮杂多环含能化合物开发的最新研究进展，最后对数据驱动的方法用于新型含能材料的开发提出展望。未来的发展方向应考虑通过数据增强、治理等手段补充数据量，以提高模型预测的准确性及泛化能力；可通过建立化学反应条件和合成路径筛选的机器学习模型预测分子的可合成性，从而加速新型氮杂多环含能化合物的开发。

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• 电化学合成偶氮桥连富氮杂环含能化合物的研究进展

  刘磊, 王泽涛, 刘雨季, 汤永兴, 黄伟

  2024,32(6):672-682, DOI: 10.11943/CJEM2024031

  摘要(27) HTML(13) PDF(1.52 M)( 32)

  摘要：偶氮桥连富氮杂环含能化合物在含能材料领域应用广泛。传统构建偶氮桥连化合物通常采用氧化偶联法，存在安全风险高和环境污染严重等问题。电化学合成方法由于其高效、可控和环境友好等优点备受研究者青睐。本文围绕近年来呋咱、吡唑、三唑、四唑等偶氮桥连富氮杂环含能材料的电化学合成研究，介绍了电解质和电极等条件对反应的影响，总结了不同偶氮桥连富氮杂环含能化合物的电化学合成机理，提出了未来的研究方向，如采用电化学制备传统方法无法合成的含能分子，利用电化学方法实现氮-氮单键、碳-氮单键、分子内偶氮键等化学键的构建，和探索稠环以及连环等复杂含能材料的电化学合成以及电化学合成方法的工程化放大研究等，为电化学合成偶氮桥连富氮含能分子的研究和采用电化学方法制备含能材料提供参考。未来研究中可以通过电化学方法实现已知含能材料的绿色合成，并且定制化生产和开发传统有机合成方法无法制备的高性能新含能材料。

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