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- 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。
- 随着现代科技的高速发展,世界各国对高性能含能材料的需求越来越大。由于含能材料在生产过程涉及硝化等反应单元,而传统釜式反应器由于热质传递速率的限制,存在合成过程可控性差、效率低、危险性高等问题,极大地限制了高性能含能材料的应用和发展,也制约了国防技术快速高质量的发展。因此,化工过程技术和装备的自主创新是突破高性能含能材料等高端化学品制造短板的迫切需要。 为了提高硝化等强放热复杂反应过程的安全性,需要对反应过程进行精确操作和调控。国家安全监管总局发布的《精细化工反应安全风险评估导则》,明确要求对于危险反应工艺过程,要努力优先开展工艺优化或改变工艺方法以降低风险。微通道反应技术具有高效的传热传质、本征安全和易于直接放大等特性,为解决含能材料制造难题和实现其绿色高效连续安全生产奠定重要基础。 为此特组织出版“含能材料通道式连续合成与安全评价”专题。本期专题共收到11篇论文,观点1篇,研究论文8篇,综述2篇,展示含能材料连续安全可控合成过程中备受关注的热点问题。希望通过本专题的出版,促进含能材料合成领域学者的广泛交流,推进相关技术发展,为实现含能材料连续安全生产提供技术支撑。
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优先出版日期:2025-03-25 DOI: 10.11943/CJEM2025011
摘要:为提升Al粉作为金属燃料的释能效率,采用机械合金化的方法制备了含不同质量分数聚偏氟乙烯(PVDF)的铝基复合金属燃料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对其进行了表征,气体容量法测量了其活性铝含量,并用氧弹量热仪测量了其燃烧热,热重分析-差示扫描量热法(TG-DSC)和快速升温氧化装置对其热氧化性能进行了评估。扫描和XRD结果显示,经4%PVDF弥散嵌合改性的复合铝粉在升温过程中难以形成连续完整的Al2O3壳层;TG-DSC结果显示,复合铝粉1300 ℃氧化增重率为76.7%,比铝粉的40.9%提高35.8%;快速升温氧化实验结果显示,复合铝粉1100 ℃氧化120 s增重率达到64.6%,较铝粉的23.4%提高41.2%。由此表明,PVDF弥散嵌合改性对提高铝粉氧化活性和氧化效率具有重要作用。
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陈文聪, 邓皓源, 石情文, 张子怡, 孙一, 罗国强, 沈强
优先出版日期:2025-03-25 DOI: 10.11943/CJEM2025008
摘要:为研究聚偏二氟乙烯(PVDF)含量对铝基固体推进剂燃烧性能的影响。通过溶剂-非溶剂法制备了包覆量为2%~14%的Al@PVDF复合粉体。结合热重-差热分析、定容燃烧及同步点火等测试方法,对比分析了复合铝粉的热反应性和相应固体推进剂的能量及燃烧性能。结果表明,PVDF包覆结构能显著提高铝粉的热反应性,PVDF包覆量为6%时,铝粉的热增重和放热焓达最大值78.96%和16.14 kJ·g-1。随PVDF含量的增加,固体推进剂的释能量呈先增后减,再增再减的变化趋势,包覆量为10%时,固体推进剂最大放热量为6026 J·g-1、增压值为4.45 MPa;铝氧反应的点火延迟由53 ms降低至12 ms;燃速压力指数由0.43降至0.36再降至0.26的三阶段演变。冷凝燃烧产物(CCPs)阐明了PVDF含量对燃烧性能的阶段性作用机制:低包覆量(2%~4%)时,热解产物抑制铝熔融团聚;中包覆量(6%~8%)时,能加速颗粒破碎点火,还会诱发二次团聚;高包覆量(10%~14%)时,过量热解产物会促进团聚体在气相区的二次破碎。
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优先出版日期:2025-03-25 DOI: 10.11943/CJEM2025009
摘要:为了探究原位光谱技术在甲苯二异氰酸酯(TDI)体系含能材料固化反应过程监测中的应用,采用原位拉曼光谱和红外光谱方法研究了3,3-双(叠氮甲基)氧杂环丁烷与四氢呋喃共聚醚(PBT)-TDI体系固化反应前后谱图,分析了可用于定量监测固化反应进程的拉曼特征峰,并对监测结果进行了评估;采用密度泛函理论(DFT)方法对反应物和产物的拉曼光谱图特征峰振动模式进行了指认,讨论了利用红外光谱和拉曼光谱方法监测的固化反应结果间的关联性。结果表明:PBT-TDI体系拉曼光谱中的1534 cm-1峰信噪比过低,不适用于定量分析;基于拉曼光谱中1743 cm-1峰计算的体系反应程度高于1505 cm-1峰及红外光谱2269 cm-1峰所得结果;拉曼光谱中的1505 cm-1峰与异氰酸酯基团(NCO)伸缩振动相关,由1505 cm-1峰和红外光谱2269 cm-1峰计算得到的反应程度结果间的差异来自于单个NCO基团参与反应的TDI分子数量,两者具有互补作用。
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优先出版日期:2025-03-13 DOI: 10.11943/CJEM2025012
摘要:以 9-氧杂双环[3.3.1]壬-2,6-二烯为原料经氧化环合、氧化、肟化、偕硝化四步反应合成了一种新型笼状含能化合物4,4,8,8-四硝基-2,6-二氧杂金刚烷。利用核磁共振、红外、元素分析对目标化合物进行了结构表征,通过X-射线单晶衍射确定了其晶体结构,采用热重分析(TG)和差示扫描量热法(DSC)联用研究了其热稳定性,通过EXPLO5预测了其爆轰性能。结果表明,4,4,8,8-四硝基-2,6-二氧杂金刚烷的晶体密度为1.75 g·cm-3,属单斜晶系,P21/c空间群,起始分解温度为190.6 ℃,爆速为7705 m·s-1,爆压为25.75 GPa。
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伍俊英, 王健宇, 刘新航, 胡良, 尚伊平, 刘丹阳, 陈朗
优先出版日期:2025-03-13 DOI: 10.11943/CJEM2024290
摘要:硼粉凭借较高的质量热值、体积热值以及洁净的燃烧产物,常被用作含能材料中的可燃剂,然而硼粉表面的氧化层使得硼粉存在点火困难且燃烧效率低的问题。为了改善硼粉的点火及燃烧性能,研究利用氧化硼在乙腈溶剂中易溶解的特性,以热乙腈为控制剂湿法球磨硼粉,去除其表面氧化膜得到活性较高的预处理硼粉;再以乙腈-正己烷为双控制剂,将预处理后的硼粉与高活性金属铝进行二次球磨,最终制备出硼表面活化的硼铝复合粉,并对硼及复合粉的形貌特征、热重、点火与燃烧特性进行了研究。结果表明:经过热乙腈的预处理后,硼粉表面氧化硼的含量降低,在空气中加热时更容易与氧气反应,质量增加百分数比未处理的硼粉多25.6%;使用热乙腈预处理后的硼铝复合粉,表面氧化硼的含量降低,活性硼含量升高,点火燃烧性能显著改善,其中经过乙腈预处理的硼铝质量比例为60/40的复合粉在空气中加热质量增加93%,低加热速率下点火温度为738.1 ℃,颗粒燃烧时间为11.2 ms。
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优先出版日期:2025-01-03 DOI: 10.11943/CJEM2024210
摘要:为了更加合理地调配固体推进剂的3D打印工艺参数、提升打印质量,基于单层堆叠过程,采用数值模拟方法对挤出速度、打印高度以及打印温度3个影响因素进行了正交设计研究。通过方差和极差分析计算了各因素影响程度,并与灰色关联度方法进行了比较,综合考虑特殊点打印精度后筛选出最优工艺参数搭配,提出了一种通过单线截面数据计算打印线间距的方法,并进行单层打印的仿真模拟与实验验证。结果表明,挤出速度是影响打印质量的主要因素,当挤出速度为12 mm·s-1、喷嘴高度为1.2 mm、打印温度为55 ℃时,打印成型件质量最优,参数修正后试件拉伸强度由0.21 MPa上升到0.43 MPa,密度由1.43×103 kg·m-3上升至1.65×103 kg·m-3,单层打印仿真及实验表明,参数修正后成型质量明显提升。
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优先出版日期:2024-12-27 DOI: 10.11943/CJEM2024230
摘要:为了探究不同粒径氧燃复合组装材料在六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)中的定容燃烧、激光点火以及爆轰环境中的反应特性,采用颗粒悬浮方法构筑了3种粒径规格全氟聚醚(PFPE)功能化微/纳铝粉(nAl_150@xPEPE,μAl_1@xPEPE和μAl_5@xPEPE,其中x=2.5%,5.0%,7.5%),捏合造粒方法制备了CL-20基含铝炸药,通过密闭爆发、激光点火以及爆速、爆热试验装置研究了其在CL-20中的压力-时间曲线、激光诱导点火过程、能量释放速率以及效率的影响。结果表明,随着PFPE质量分数的增加,nAl_150@xPEPE样品和μAl_1@xPEPE样品峰值压力和增压速率逐渐增大,μAl_1@7.5%PEPE样品峰值压力达到4138.4 kPa,增压速率达到0.216 MPa·ms-1,但当PFPE质量分数超过5.0%时增压速率趋缓。同时,随着PFPE质量分数的增加,不管在纳米尺度还是微米尺度,PFPE功能化微/纳铝粉在CL-20中的燃烧速率逐渐增大;当x=7.5%时3种粒径规格PFPE功能化微/纳铝粉在CL-20中的燃烧速率分别提高2.1,1.8 cm·s-1和2.3 cm·s-1。此外,设计了4种富含燃料的CL-20基含铝炸药,其中JWL-3(62%CL-20/32%μAl_1@5.0%PEPE/6%钝感黏结组分)实测爆速8125 m·s-1,爆热8049.8 kJ·kg-1,能量释放效率达到86.10%。
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优先出版日期:2024-12-12 DOI: 10.11943/CJEM2024239
摘要:以4-氨基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-醇为原料,通过直接硝化并合成了一种新的含能化合物6-氨基-4-(三硝基甲基)-2-羰基-1H-1,3,5-三嗪。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,所得目标化合物的晶体
1 属于单斜晶空间群C 2/c,晶胞参数a=10.183(4) ?,b=9.388(3) ?,c=21.324(8) ?,V=2005.9(13) ?3,α=90°,β=100.246(10)°,γ=90°,Z=8;其理论爆速爆压分别为8167 m·s-1和27.6 GPa,撞击感度=6 J,摩擦感度=210 N。 -
优先出版日期:2024-11-27 DOI: 10.11943/CJEM2024229
摘要:为研究2,2-偶氮二[4,5-双(四唑-5-基)]-1,2,3-三唑(NL24)的热分解行为,采用扫描电镜、热重分析仪、差式扫描量热仪、热重-红外-质谱三联用技术等,对NL24的结构形貌及热分解特性进行了研究,并采用Kissinger、Ozawa和?atava-?esták等方法计算了表观活化能和指数前因子等动力学参数,推测了NL24热分解机理。结果表明,在10 ℃·min-1升温速率下,NL24有2个主要的失重阶段,第一失重阶段发生在180 ℃左右,属于二甲基亚砜挥发吸热过程;第二失重阶段,在270~300 ℃之间,化合物NL24剧烈分解不仅产气快且属于自催化反应,主要气体有N2、HCN、HN3等,分解过程的表观活化能和指前因子分别为174.69 kJ·mol-1和1016.60 s-1,NL24热分解阶段的反应模型为随机成核和随后生长。
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优先出版日期:2024-11-21 DOI: 10.11943/CJEM2024211
摘要:以2,6-二氯-4-氨基吡啶为原料,两步合成了一种高能吡啶类含能化合物N2,N6-二甲基-N2,N4,N6,3,5-五硝基-2,4,6-三氨基吡啶(NNDP)。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。结果表明,所得目标化合物的晶体属于单斜晶系,P 21/c空间群,晶胞参数为a=16.3215(17) ?,b=7.9819(8) ?,c=13.1954(13) ?,V=1712.3(3) ?3,α=90 (6)o,β=95.093(3)o,γ=90 (7)o,Z=4。因为多个硝基和硝氨基的存在,使得分子的整体空间比较拥挤、硝基之间的斥力相对较大,从而使其分解温度较低。然后,通过EXPLO5软件预测了其爆轰性能并采用BAM标准方法进行了感度测定。发现其(NNDP:D=8762 m·s-1,p=34.5 GPa,IS=7.7 J)有着与RDX相当的爆轰性能和撞击感度。
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优先出版日期:2024-11-13 DOI: 10.11943/CJEM2024205
摘要:为了解新型全氮化合物六嗪阴离子[N6]4-的特性,采用计算化学方法比较了N6、[N6]2-和[N6]4-的电子结构,成键特性和芳香性。使用M06-2X方法结合def2-TZVP基组优化出无虚频的几何结构,进一步计算上述结构的键长、键角、二面角、分子尺寸。随后,计算三种六嗪环的键级,运用分子中的原子理论(AIM)计算键性质,并绘制变形密度图直观表现成键行为。最后计算芳香性指数展现这三种六嗪环的芳香性特征。计算结果表明,通过与CCSD优化的电子结构比较,常用的DFT方法中的M06-2X方法适用于研究六嗪环体系,Mayer键级显示N—N键具有一定程度的σ键特征。芳香性研究表明,[N6]4-具有芳香性,其中芳香性谐振子模型(HOMA)值为0.96,核独立化学位移值(NICSZZ(1))为-18.97 ppm。模拟了[N6]4-的红外、拉曼和紫外–可见光谱图,为实验检测提供参考。
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优先出版日期:2024-09-18 DOI: 10.11943/CJEM2024224
摘要:为了进一步平衡5-硝基-3-(三硝基甲基)-1H-1,2,4-三唑的能量和安全性,以2-(5-氨基-1H-1,2,4-三唑-3-基)乙酸为原料,采用银盐置换的方式合成了4种富氮含能离子盐。通过核磁共振、傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪、热失重分析仪和单晶衍射仪对所有新化合物的结构进行了表征。结果表明5-硝基-3-(三硝基甲基)-1H-1,2,4-三唑铵盐、肼盐和胍盐有着比前体更高的起始分解温度;且肼盐与胍盐和三氨基胍盐属于不同的晶系,三者有着不同的晶体堆积方式和密度,但在分子间弱相互作用力方面三者具有一致性,即分子间H…O相互作用的贡献最大,且随着N…O和O…O作用的比例减小,富氮含能离子盐对机械刺激的敏感度降低;最后,通过对分子静电势的分布情况的分析,补充说明了5-硝基-3-(三硝基甲基)-1H-1,2,4-三唑成盐之后撞击感度的变化。在四种离子化合物中,肼盐爆轰性能突出(D=8634 m
· s-1,p=30.2 GPa,Isp=263.5 s),但感度较高。而三氨基胍盐有优异的综合性能,不仅在爆速方面与肼盐相当(D=8627 m· s-1),生成焓较前体提升近1.4倍(ΔHf =0.644 kJ· g-1),且机械感度良好(IS=10.3 J,FS=150 N)。
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2025,33(3):213-224, DOI: 10.11943/CJEM2024155
摘要:为探究隧道内甲烷蒸气云爆炸波的传播规律与特性,采用Ls-dyna软件中的时空守恒元和求解元(CE/SE)法建立隧道内甲烷空气预混爆炸模型,并通过试验数据验证了模型的准确性。通过数值仿真展示了9.5%浓度燃爆波传播至不同位置的典型波形,分析了超压和温度的传播演化规律,探讨了不同浓度甲烷蒸气云爆炸条件下超压和热辐射对隧道内的杀伤效应。研究表明:燃爆压力波在隧道轴向可分为自由扩展、反射耗散、壁面加速和马赫传播4个阶段,压力变化呈现碰壁跃升、反射衰减和稳定传播3种特征;在隧道径向表现为沿壁面做周期性反射传播,强度随甲烷的消耗逐渐递减。温度场的演化规律在隧道轴向表现为由爆炸中心向隧道出入口对称传播,温度峰值沿程衰减迅速;径向则表现为向隧道底部辐射,随着时间推移,截面温度逐渐趋于一致并缓慢降低。综合燃爆超压和热辐射的杀伤效应,5.0%浓度的甲烷燃爆致死范围为距爆源13.51 m,严重损害范围为13.51~23.51 m,中度损害范围为23.51~160 m;6.5%浓度的甲烷燃爆致死范围为距爆源16.46 m,严重损害范围为16.46~45.36 m,中度损害为范围45.36~160 m;9.5%浓度的甲烷燃爆致死范围为距爆源20.58 m,严重损害范围为20.58~160 m。
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2025,33(3):225-235, DOI: 10.11943/CJEM2024186
摘要:为了氢气-甲烷混合燃料的安全使用,利用内径和长度皆为300 mm的圆柱形密闭容器进行爆炸实验,研究了掺氢比(XH2=0~100%)和当量比(Φ=0.6~1.4)对火焰演化和爆炸压力特性的影响,并采用CHEMKIN软件分析了氢气-甲烷-空气预混气体的层流燃烧速度及其敏感性。结果表明,在当量比(Φ)不变的情况下,随着掺氢比(XH2)的增加,最大爆炸压力(pmax)、最大压力上升速率((dp/dt)max)、爆炸指数(KG)以及层流燃烧速度增大,到达最大压力和最大压力上升速率的时间(tA和tB)逐渐缩短。点火后,火焰表面由最初的较为光滑,逐步形成蜂窝状的火焰胞格结构。在相同当量比(Φ)下,随着掺氢比(XH2)的增加,从点火到爆炸结束的时间大幅缩短,且在同一时刻,火焰半径增大,火焰表面皱褶增多。反应敏感性计算结果表明,基元反应H+O2⇌O+OH(R38)和H+CH3(+M)⇌CH4(+M)(R52)对层流燃烧速度的影响最大;关键自由基(H·、O·、OH·)的最大摩尔分数与层流燃烧速度正相关,且掺氢比(XH2)的增加,使得关键自由基的最大摩尔分数显著增大;基元反应R38和R84是影响关键自由基生成速率(ROP)的最主要反应。
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2025,33(3):236-245, DOI: 10.11943/CJEM2024175
摘要:为高效防护弹药近场爆炸产生的冲击波和破片联合载荷,设计了包括抗侵彻层、协调支撑层和缓冲吸能层的多层级复合防护结构,建立了有限元分析模型并开展了近场爆炸试验进行验证。基于有限元仿真结果,构建了复合防护结构的响应面代理模型,并以复合防护结构的面密度和总厚度为优化目标,采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)分别对破片单独作用、冲击波单独作用以及两者联合作用下,复合防护结构的厚度配置进行了多目标优化,得到了Pareto最优解集。结果表明,相比于初始结构,破片单独作用下优化后复合防护结构的面密度最高可降低19.2%,厚度最高可降低10.0%;冲击波单独作用下复合防护结构的面密度最高可降低34.9%,厚度最高可降低27.5%;冲击波和破片联合作用下复合防护结构的面密度最高可降低19.2%,厚度最高可降低10.0%。对于限制厚度不超过40 mm的典型应用场景,优化后复合防护结构的面密度比初始构型降低约17.5%,总厚度降低约9.1%。同时观察到,破片单独作用和联合作用下得到的Pareto最优解集几乎相同,这表明加装复合防护结构后冲击波对破片后续作用的影响明显减弱,即复合防护结构有效抑制了冲击波和破片的联合作用效果。
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程志鹏, 夏语, 罗一民, 马腾, 徐飞扬, 张宇, 吴星亮, 徐森
2025,33(3):246-255, DOI: 10.11943/CJEM2024100
摘要:为探究三元活性金属燃料Al/B/Mg(ABM)和Al/B/MgH2(ABM-H)的燃烧特性,分别利用氧弹量热仪和哈特曼管研究样品的燃烧热与最小点火能,借助高速摄像系统与高速红外摄像系统研究火焰传播亚瞬态过程和温度场域时空分布特性。研究结果表明:ABM、ABM-H的燃烧热值分别为34.1 MJ·kg-1和32.2 MJ·kg-1,较纯Al的燃烧热值(29.8 MJ·kg-1)分别提高了14.4%和8.1%;ABM、ABM-H和Al的最小点火能量分别在160~170,100~110,20~30 mJ之间;质量浓度为625 g·m-3时,ABM和ABM-H较纯Al燃烧持续时间分别增加了65.5%和34.5%,火焰传播速度峰值分别提升了12.6%和23.0%。质量浓度在500 g·m-3条件下,ABM-H和ABM的火焰传播速度峰值均最大,分别为45.05 m·s-1和38.7 m·s-1,火焰表面最高温度峰值分别为1856 ℃和1717 ℃,ABM-H较ABM提高了7.6%,同时升温速率更快。可见,ABM和ABM-H配方在显著降低粉尘/空气混合物爆炸危险性的同时,燃烧性能明显提高,且ABM在燃烧热值和燃烧持续时间上表现出更好的热效应,ABM-H在最小点火能量、火焰传播速度和温度上升速率方面表现出更高的反应活性。
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2025,33(3):256-265, DOI: 10.11943/CJEM2024101
摘要:作为供氮体的含氮化合物会直接影响激光作用下形成的高氮化合物的种类。为了深入认识不同含氮化合物供氮体对形成高氮化合物的影响,本研究利用脉冲Nd:YAG激光对氮气氛围中的NaN3、Si3N4和P3N5三种典型含氮化合物进行溅射,使用光谱仪记录并分析了瞬态中间产物的等离子体特性及其演化过程。研究结果表明,激光烧蚀NaN3产生的氮原子(NⅠ)、一价氮离子(NⅡ)和三价氮离子(NⅣ)数量最多,氮等离子体存在时间也最长,NⅠ、NⅡ和NⅢ的最大存在时间分别达到39400,39400 ns和19450 ns。在三种目标供氮体中,激光溅射氮气中NaN3最有可能形成高含氮或全氮原子簇。
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2025,33(3):266-276, DOI: 10.11943/CJEM2024092
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(热丝化学气相沉积法(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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龚雪玲, 关健, 刘红妮, 莫洪昌, 张庆元, 彭汝芳, 金波
2025,33(3):277-283, DOI: 10.11943/CJEM2024157
摘要:为了研究聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷(PNIMMO)的初始等温热老化行为,采用等温量气装置,对PNIMMO在100~120 ℃等温条件下的老化动力学参数和热老化机理进行了探究,采用Berthelot方程外推了PNIMMO在不同温度下的贮存寿命。结果表明,由Arrhenius方程得到PNIMMO老化深度达到0.1%时Ea=156.42 kJ·mol-1,lgA=16.86 s-1,老化深度达到0.5%时Ea=156.05 kJ·mol-1,lgA=16.03 s-1;由模式配合法得出,在100~120 ℃时,PNIMMO热老化均符合28号机理函数,即反应级数n=1/4,Ea=154.33 kJ·mol-1;以老化深度0.1%作为评判标准,PNIMMO在室温下可贮存51.6年;PNIMMO在热分解初期主要为侧链─O─NO2键断裂加氢,随后主链缓慢分解,生成稳定的多聚芳香类化合物。
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2025,33(3):284-294, DOI: 10.11943/CJEM2024121
摘要:为了揭示笼状含能材料六硝基六氮杂异伍兹烷(hexanitrohexaazaisowurtzitane, ε-CL-20)冲击感度各向异性规律,采用低梯度色散校正的反应性力场(reactive force field with low-gradient dispersion corrections,ReaxFF-lg)和分子动力学方法,分别垂直ε-CL-20的6个重要晶面(0 1 0)、(1 1 0)、(2 0
)、(0 1 1)、(1 1 )和(0 0 1)进行多尺度冲击加载模拟,考察体系内应力、温度以及化学反应与冲击方向的关联规律。结果表明ε-CL-20具有明显的冲击感度各向异性,6个重要晶面冲击感度强弱顺序为:(0 1 0)>(1 1 0)>(2 0 )≈(0 1 1)>(1 1 )>(0 0 1)。垂直于(0 1 0)晶面冲击时体系的力-热-化学响应最强、感度最高,垂直于(0 0 1)晶面冲击时体系的力-热-化学响应最弱、感度最低。以ε-CL-20不同晶面冲击响应特性为基础,总结了平面层状堆积含能材料的冲击感度各向异性规律,即当冲击方向平行于分子层时冲击感度最高,垂直于分子层时冲击感度最低。 - 1
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2025,33(3):295-303, DOI: 10.11943/CJEM2024184
摘要:在278.15K~318.15K的温度范围内,利用动态激光监测法测定了3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)在硝酸羟胺(HAN)-水和硼酸(HB)-水两种不同二元体系中的溶解度。实验数据表明,NTO在二元溶剂混合物中的溶解度与温度呈正相关。此外,用修正的Apelblat方程、Van’t-Hoff方程、λh方程和CNIBS/R-K方程对溶解度数据进行了拟合,所有模型在二元溶剂中都取得了令人满意的结果。本文计算的均方根偏差的平均值(105RMSD)均小于13.93。最后,用Van"t-Hoff和Gibbs方程计算了表观热力学性质,即吉布斯能、焓和熵。本文计算的%ζH大于%ζTS,且%ζH均≥58.63%,表明焓对吉布斯能的贡献大于熵。
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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年第33卷第3期
>爆炸与毁伤
>制备与性能
>分析与检测
>计算与模拟
>综述
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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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- 观点
- 综述
- 含能快递
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:
2021,29(4):269-271, DOI: 10.11943/CJEM2021096
摘要:
2021,29(1):2-6, DOI: 10.11943/CJEM2020164
摘要:
2022,30(9):874-876, DOI: 10.11943/CJEM2022204
摘要:
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。
2024,32(8):864-870, DOI: 10.11943/CJEM2024148
摘要:发射药作为枪炮武器发射与精准毁伤的功能单元,具有关键与核心技术地位。通过总结归纳发射药与装药技术的发展历程,系统分析其演化规律,从科学、技术、产品三个层次阐述了发射药与装药技术的研究现状和主要问题。同时从科学探索发现、技术创新发明进步、产品与武器装备应用等方面对发射药与装药技术未来的发展方向进行了分析与展望,以期为发射药研究者、行业管理、制造企业提供参考,推动行业领域的发展。
2024,32(7):772-783, DOI: 10.11943/CJEM2024011
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,因此OGSR的痕量检测技术正在成为研究热点。本文综述了近年来痕量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。今后研究重点可基于液相色谱‐质谱联用技术获得的大量数据,并结合化学计量学的数据处理技术,构建具有快速分析识别OGSR样品的检测技术。
2024,32(7):761-771, DOI: 10.11943/CJEM2023262
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。
2024,32(6):660-671, DOI: 10.11943/CJEM2024088
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。
2024,32(6):672-682, DOI: 10.11943/CJEM2024031
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。
2024,32(5):554-569, DOI: 10.11943/CJEM2023239
摘要:固体推进剂界面作为固体发动机结构中力学性质相对薄弱的部分之一,明确其物化性质、损伤演化模式以及脱湿对推进剂结构完整性的影响是极其重要的研究内容。与实验相比,利用数值模拟能够快速、高效地研究各种界面体系下的不同物化性质,具有较好的应用前景。从微观尺度分子动力学、细观尺度有限元数值仿真与宏观数值模拟角度出发,综述了复合固体推进剂多种界面力学性质的研究进展,探讨了多尺度下复合固体推进剂界面数值模拟对固体推进剂工程设计的推动作用与目前存在的不足,并展望了未来的发展方向。
2024,32(4):422-434, DOI: 10.11943/CJEM2023177
摘要:为了充分利用碳纳米材料的性能优势,本文总结了碳纳米材料对含能材料降感的研究进展。分析了典型碳纳米材料,如石墨、碳纳米管、石墨烯及其衍生物和富勒烯及其衍生物对降低含能材料撞击感度、冲击波感度和摩擦感度的作用,并探讨了不同碳纳米材料的降感机制。最后对碳纳米材料在该领域的发展前景进行了展望,认为优化碳纳米材料与含能材料的复合材料制备工艺、深入理解碳纳米材料性质并进行功能化修饰、调控碳纳米材料与含能材料的界面相互作用以及进一步探究碳纳米材料的降感机制将是今后研究的重点工作。
王哲君, 强洪夫, 王稼祥, 裴书帝, 李世奇, 耿挺京, 韩永恒
2024,32(4):435-464, DOI: 10.11943/CJEM2024014
摘要:从微观、细观、宏观尺度和跨尺度4个方面,对复合固体推进剂损伤行为的研究进展进行了梳理,重点综述了不同尺度下损伤的观测和表征方法、损伤阈值的确定方法、损伤演化模型的构建方法、损伤数值模拟方法及宏细观跨尺度分析方法,并在此基础上针对当前研究中存在的若干不足,展望了需进一步重点开展研究的方向:拓宽微观尺度上开展复合固体推进剂损伤行为数值模拟时考虑的影响因素的范围,并从多个方面加强与试验研究结论的验证;提高细观尺度上损伤观测试验的能力、损伤演化模型的表征水平和损伤数值模拟的计算精度;提高宏观尺度上损伤识别测试试验的检测精度、损伤阈值确定方法的精确性和损伤演化模型的预测能力;在形成微细宏观单一尺度上复合固体推进剂损伤行为研究的标准规范的基础上,进一步建立推进剂损伤行为跨尺度研究的理论方法体系。
2024,32(4):408-421, DOI: 10.11943/CJEM2023226
摘要:含能分子研发面临多重挑战,传统“试错法”效率低下,计算机辅助分子设计的出现改变了研发模式。本综述回顾了含能分子设计的发展历程,介绍了计算机辅助含能分子设计的研究现状,并概述了人工智能技术(AI)在性质预测、分子生成、合成路线和反应条件预测等多个设计环节的最新进展,讨论了当前含能分子设计模式与其他材料设计方法的差距,思考差距产生的原因,并对未来AI辅助含能分子设计的发展方向提出展望。研究发现,AI在含能分子性能预测和分子生成等方面已经有了应用,但在合成路径规划和反应条件优化等环节的应用仍有待进一步探索,应用前景巨大。通过数据增强、迁移学习或高通量计算有望能够解决含能分子数据薄弱的问题;加强AI辅助含能分子合成路线与反应条件探索有望贯通“设计→评估→制备→验证”全流程自动化分子设计模式。AI辅助含能分子设计为提升含能分子设计水平提供新的可能性,有助提升含能分子研发效率。
2024,32(3):325-344, DOI: 10.11943/CJEM2023267
摘要:目前传统的间歇制备过程由于受制于宏观尺度难以对工艺参数、产物结构及性能实现精准调控,导致产物的均一性差,制备过程存在显著的安全隐患。因此,如何实现含能材料的安全、可控和高效的制备已成为目前研究的热点。微反应器以其微型化、集成化、高度安全性和出色的传质传热效率等诸多优势,高度契合含能材料制备过程的需求。因此,微反应器技术逐渐引起了研究者的广泛关注,在含能材料制备中崭露头角。本文介绍了微反应器在危险化工合成过程及含能材料制备中应用的国内外研究进展,特别关注了其在单质含能材料和复合含能材料制备中的潜在应用,对未来的研究方向进行了展望,强调了未来微反应器技术领域的发展需求包括规模化生产、三废处理及智能化平台建设等。
2024,32(3):312-324, DOI: 10.11943/CJEM2024017
摘要:含能材料广泛应用于兵器工业、航空航天及民用建设等领域。其合成过程复杂、危险性高,传统釜式反应工艺难以满足产品质量和过程安全控制的要求。微反应技术具有热质传递速率高和安全性好等优点,在含能材料领域具有广阔的发展前景。为此,本文从微反应技术基本原理、含能化合物合成、含能颗粒材料制备和超声微反应器四方面展开综述,基于化学工程视角,阐释微化工技术在含能材料领域的应用特点。同时,总结并展望了技术领域的研究难点与未来发展方向,包括反应动力学/热力学、高黏/含固流体混合强化、反应放大与智能系统、三废处理及如何与人工智能等新兴学科结合等问题。
2024,32(2):211-229, DOI: 10.11943/CJEM2023252
摘要:固体火箭发动机的健康状况在很大程度上取决于装药的实时状态,因此对装药状态进行监测是确保固体发动机结构完整性和使用可靠性的重要基础。本文从环境状态监测、化学状态监测、力学状态监测以及监测数据综合应用4个方面综述了相关的研究进展,指出了装药状态监测的必要性,多方面总结了装药状态监测取得的研究成果与存在的不足,并针对监测技术手段及监测数据应用等方面提出了发展构想。分析认为,监测技术应聚焦在嵌入式传感器相容性技术、新理念传感技术以及长寿命技术等方面,监测数据应用方面应大力建设数据库、诊断和预测健康管理系统,以期借助有限元模型更新方法推动固体火箭发动机全寿命数字孪生技术的发展。
2024,32(1):102-115, DOI: 10.11943/CJEM2023128
摘要:综述了爆炸网络多点起爆技术和直列式多点起爆技术的发展,介绍了爆炸网络多点起爆技术的多点同步爆炸网络和多点逻辑爆炸网络的应用现状,分析了两者的优势及不足;对比了直列式多点起爆技术的国内外研究现状,讨论了多点起爆点数、起爆方位参数对多点起爆系统性能的影响,指出了多点起爆技术未来研究方向:多点起爆精确控制方法研究,多点起爆装置模块化与集成化研究,低成本多点起爆技术研究,复杂环境下多点起爆系统安全性与可靠性研究。
王小龙, 巨荣辉, 张耀远, 吴芹, 史大昕, 陈康成, 黎汉生
2023,31(11):1173-1196, DOI: 10.11943/CJEM2022250
摘要:含能材料在国防以及民用等领域均有重要的战略价值。其中,热分解特性是直接关系到含能材料能否有效应用的最主要特征之一,明确含能材料的热分解行为及机理对进一步提高其热分解效率或抑制其不稳定分解至关重要。以3种典型含能材料:环四亚甲基四硝胺(HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)和3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)为研究对象,从关乎热分解特性的基础物化性质展开介绍,总结其相关热分解行为及机理,重点论述了影响其热分解特性的材料结构特征和添加剂类型。发现硝基脱除是热分解发生的关键步骤,而富含活性中心的金属元素材料和富含活泼基团的有机类材料易与硝基作用,能加快热分解过程。无机非金属材料则因其具有较大的比表面积和优异的气体扩散能力也可起到促进分解的作用。以共晶、包覆、加入钝感剂为主的3种方法被广泛用于提高这3种含能材料的热稳定性能。在热分解机理研究基础上,开展热分解促进剂和抑制剂的设计研发,这将有效推动含能材料热应用的创新发展,成为未来含能材料热分解特性的研究重点。
2023,31(11):1158-1172, DOI: 10.11943/CJEM2022103
摘要:稠环含能化合物由2个或2个以上的共用原子和1个化学键的环构成,具有较大π-π共轭结构,是一类热门的新型含能材料。含能稠环独特的多环共面结构和较大共轭体系,表现出良好的安定性,同时多个含氮杂环组成的共面结构还使得其具有较高的生成热、较大的环张力和优异的能量水平,能够在高性能和分子稳定性之间取得平衡。含氮桥头类稠环骨架以C—N键为共用键连接多个氮杂环,此类稠环大多具有良好的密度、稳定性和多个可修饰位点,是含能稠环领域中的一类新型含能骨架。本研究简要介绍了近年来报道的氮桥头型含能稠环化合物的合成、爆轰性能和稳定性研究,为该类化合物后续的研究和发展提供一定的参考。
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2024,32(8):864-870 DOI: 10.11943/CJEM2024148
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- 2025/1/30 0:00:00 2025/4/2 9:38:09分明晓畅(112)热感度

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