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- 王泽山院士是我国著名的火炸药学家,先生在含能材料领域的理论创新、技术发明、工程应用、学科发展等多个方面均作出了杰出贡献。先生首创的“发射装药学”,成为了我国武器发射装药设计的理论基础;原创的“低温感、等模块、远射程”发射装药技术,推动了我国武器更新换代并达到世界领先水平;始创的“废旧火炸药资源化利用技术”,开辟了一条军民融合新道路。先生是科学真理的探索者,他以卓越的学术思想和科学成就传承发扬了我国火药文明;先生是工程科技的攀登者,他以“国家科学技术最高奖”的光辉兴旺了我国火炸药事业;先生同样是人格精神的大勇者,他以“一辈子做好一件事”、“最美奋斗者”的身影成就了“四世同堂”的学术人文佳话。岁月不居,时节如流。今年是先生的九十华诞。先生弟子南京理工大学肖忠良教授,特携手本刊策划出版“含能材料趋势与发展探讨”专题,邀约含能材料学者撰文共同庆贺。在先生“求真务实、坚韧不拔、矢志强国”的感召下,论文如雪涌来,令人感动。囿于篇幅限制,专题仅刊出8篇综述,5篇研究论文,部分论文或在本期无法刊出,本刊特向本专题的所有来稿的作者、审稿专家表示诚挚感谢。流光照玉漏、分花有贤才、关山遥杳开别径,心思印容色、移晷忆清谈、筚路蓝缕传薪火。火药文明的赓续,靠的是火炸药人不断书写承前启后、继往开来的英雄史和精神史。莘莘学子,灼灼其华。《含能材料》:炸药行业的成就博览,含能材料的智慧平台(王院士对本刊的寄语),必与各位一起努力,循着先生指引的方向奋力向前。
- 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。
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优先出版日期:2025-12-23 DOI: 10.11943/CJEM2025173
摘要:固体火箭推进剂的燃烧性能优化对发动机性能提升具有重要意义,其中铝颗粒因其高反应活性和高能量密度被广泛用作金属添加剂。基于气相五步反应机理构建了AP/HTPB/Al二维周期性三明治均质化稳态燃烧模型,并通过数值模拟与实验数据对比验证了模型的可靠性。研究发现,随着压力从0.2 MPa增至6.5 MPa,火焰结构呈现从预混燃烧向扩散燃烧转变的变化规律,同时热释放核心逐渐向燃烧表面靠近。在恒定压力条件下,推进剂的燃烧速率随超细铝粉(UFAl)含量的增加显著提高,而其压力指数则随UFAl含量的增加呈现先降后升的变化趋势,这意味着在提升燃速的同时需兼顾燃烧稳定性,两者之间存在一定的平衡区间。
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优先出版日期:2025-12-22 DOI: 10.11943/CJEM2025225
摘要:为了支撑陶瓷复合插板的结构设计,建立了弹体侵彻复合结构的有限元计算模型,并通过试验验证了计算模型的可靠性。采用该计算模型模拟了7.62 mm穿燃弹侵彻复合结构的过程,分析了弹体侵彻复合结构过程中靶板失效破坏和驻留效应等抗侵彻特性,研究了子弹速度、陶瓷厚度以及纤维厚度对复合结构的抗侵彻性能的影响。研究表明:陶瓷与纤维在弹体侵彻过程中存在协同作用;驻留效应对于陶瓷的抗侵彻性能影响较大,子弹速度越低,驻留时间越长,子弹动能耗散百分比越高,子弹速度为500 m·s-1时驻留期间动能耗散百分比为68.4%;复合结构的比吸能值随着材料厚度的增加而增加,但复合结构的贯穿比吸能随着材料厚度的增加呈现先上升后减小。
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优先出版日期:2025-06-11 DOI: 10.11943/CJEM2025049
摘要:为研究三组元端羟基聚丁二烯(HTPB)复合固体推进剂在不同温度和应力水平下的蠕变力学性能,基于自研机械式蠕变性能测试装置、温湿度环境箱和高清相机等设备,开展了10 ℃、25 ℃、40 ℃和55 ℃ 4个环境温度下0.072~0.712 MPa应力水平范围内推进剂的蠕变力学响应测试,获得了应变-蠕变时间曲线及典型力学性能参数随试验环境温度和应力水平的变化规律,并建立了反映较宽加载条件下推进剂破坏性能的蠕变断裂时间主曲线。结果表明,随应力水平提高,推进剂的应变-蠕变时间曲线特性由3阶段转变为4阶段,而环境温度的升高可降低使曲线特性呈现4阶段的临界应力水平,且该应力水平满足指数型下降规律,其数值从10 ℃条件下的0.562 MPa降至55 ℃时的0.262 MPa,降低比值达53.38%;推进剂的初始蠕变柔量随环境温度升高而增大,但几乎不随应力水平升高而改变。当环境温度和应力水平均升高时,蠕变速率增大、蠕变断裂时间缩短、累积损伤程度增大、累积损伤速率加快,而断裂应变总体上仅对应力水平的改变比较敏感,且随应力水平提高而呈线性增加趋势。55 ℃、0.412 MPa作用下的蠕变速率约为10 ℃同等应力水平时的493倍,蠕变断裂时间约为25 ℃同等应力水平时的2.14%;基于不同环境温度下的蠕变断裂时间和应力水平的双对数试验数据,利用环境温度-应力水平等效关系,建立了推进剂的蠕变断裂时间主曲线,并获得了主曲线和温度移位因子的指数型数学表达式,采用该表达式经计算确保25 ℃条件下立式贮存的SRM药柱在15年内不发生蠕变断裂破坏的加载应力水平应低于0.2176 MPa。
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冯运超, 屈影, 黄纲顺, 周熙文, 马立坤, 陈斌斌, 夏智勋
2025,33(11):1255-1264, DOI: 10.11943/CJEM2025166
摘要:为了探究铁对硼颗粒在空气中点火燃烧特性的影响,分别采用化学原位包覆法和机械混合法制备了不同铁含量的B@Fe复合燃料和B/Fe混合燃料。通过热重-差示扫描量热(TG-DSC)分析和激光点火燃烧实验,分别对B、B@Fe和B/Fe三种燃料在空气中的热氧化特性和点火燃烧特性进行了研究,结果表明:相较于B燃料和B/Fe混合燃料,B@Fe复合燃料在空气中表现出更优的点火燃烧特性。随着铁含量由0%增加至9%,B@Fe复合燃料的点火温度和放热峰对应温度分别降低了234.3 K和321.6 K;铁含量≥6%时,B@Fe复合燃料在空气中还会出现二次氧化行为,其中铁含量为9%的B@Fe复合燃料热氧化过程总放热量较B燃料提高48.7%。B@Fe复合燃料压片在激光点火过程中会产生气体,促进燃烧产物分散。铁含量为9%的B@Fe复合燃料压片的火焰高度上升速率是B燃料压片的4.7倍,点火延迟时间约比B燃料压片降低27.5%。通过对比B、B@Fe和B/Fe三种燃料的热氧化和点火燃烧过程,提出了B@Fe复合燃料点火燃烧机理。
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2025,33(11):1265-1273, DOI: 10.11943/CJEM2025112
摘要:针对铝粉燃烧不充分、释能效率慢以及点火延迟长等问题,采用静电喷雾法制备了纳米铝@聚偏二氟乙烯@六硝基六氮杂异伍兹烷(nAl@PVDF@CL-20)复合含能微球,通过调节溶剂种类、电场强度、粘结剂含量等参数来优化微球形貌结构及其粒径尺寸。结果表明,采用体积比为2:1的二甲基甲酰胺/乙酸乙酯(DMF/EAC)混合溶剂可在聚偏二氟乙烯(PVDF)含量为5%、电极电压为14 kV的情况下获得尺寸在2.37~2.67 μm之间、元素映射显示组分均匀分散的微球样品。同时,微球内的CL-20在雾化、沉积过程中由于重结晶而发生晶型转变,由ɛ-CL-20转变为β-CL-20。此外,改为采用nAl可以显著改善微球的释能效率和燃烧性能,并在其含量达到40%时获得最大平衡压力1.17 MPa以及最大升压速率6.99×103 kPa·ms-1。
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何奥, 朱娟, 石先锐, 沈金朋, 李兆乾, 伍波, 裴重华
2025,33(11):1274-1280, DOI: 10.11943/CJEM2025107
摘要:研究以硝化棉(NC)、聚叠氮缩水甘油醚(GAP)作为原料,3D打印制备了GAP质量分数在0%~30%范围可调的NC/GAP打印样。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、高速摄影仪、氧弹量热仪和万能拉伸试验仪对NC/GAP打印样的微观结构、热稳定性、燃烧性能和力学性能进行研究。结果表明:NC/GAP打印样形貌规则,内部层与层之间无明显界面。随着GAP含量的增加,NC/GAP打印样的热稳定性逐渐增强,NC、GAP的相容性逐渐变差,抗拉强度逐渐减小;燃烧速度呈先增后减的趋势,当GAP质量分数为10%时燃烧速度最大至25.6 mm·s-1,比NC的燃烧速度增加了46%。在空气和氩气氛围下,燃烧热值随GAP含量的增加,分别从2843.2 J·g-1增加到5260.1 J·g-1、从1065.7 J·g-1增加到1938.7 J·g-1,分别提高了85%和82%。
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2025,33(11):1281-1287, DOI: 10.11943/CJEM2025096
摘要:为了探究硝酸羟胺基凝胶推进剂的凝胶化机制,采用分子动力学(MD),在分子水平上研究了聚丙烯酰胺(PAM)分子在硝酸羟胺/聚丙烯酰胺/甲醇/水凝胶推进剂体系中的微观行为、最终交联构型以及影响体系稳定性的氢键分布及其对体系动力学性质的影响。计算结果表明PAM分子主要通过分子间氢键相互作用形成相互作用节点,进一步促使分子链铺展并构建三维网状骨架。随着PAM质量分数从2.7%增加到10.7%,PAM分子间形成的氢键数目从11.98增加到109。范德华力相互作用和氢键共同驱动PAM分子进行自促进交联过程。硝酸羟胺中羟胺基团和硝酸根离子的径向分布呈双峰特性,PAM的引入减弱了第一峰的强度,因其通过交联“域”降低了局部相互作用和能量密度,从而提高了推进剂的稳定性。
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樊超, 李博豪, 张彭超, 魏宗亮, 秦能, 马宁, 谢中元
2025,33(11):1288-1299, 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计算流体力学(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(11):1300-1312, DOI: 10.11943/CJEM2025069
摘要:单螺杆挤压成型过程中,药料易受工艺条件影响而引起自身的降解放热,影响制品质量,存在潜在的安全隐患,因此量化研究挤压过程药料的分解生热量具有重要实际意义。为此,研究采用实验和仿真相结合的方法,自编有限元二次开发子程序对药料挤出加工过程中的热分解现象进行研究。结合药料的热分解动力学模型,建立了药料单螺杆挤出过程模型,提出热-化学耦合方法,计算药料挤出过程的热分解度、温升和进出口间的最大温差,并研究了工艺条件对物料热分解度的影响。用自搭建的物料热分解实验装置验证了提出的热-化学耦合方法可行性。结果表明,螺杆转速10 r·min-1条件下,考虑物料分解放热得到螺杆挤压过程最高温度比不考虑热分解情况高0.91 K,最高压力降低8.2%。物料分解度是物料温升与停留时间共同作用的结果。与增加转速相比,升高机筒温度对物料热分解的影响更显著。
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2025,33(11):1313-1325, DOI: 10.11943/CJEM2025103
摘要:为提升六硝基茋(HNS)在激光起爆中的光热响应性能,采用分子结构调控与自组装表面沉积相结合的方法,构建了核壳型六硝基茋@苝酰亚胺(HNS@PDI)复合材料,系统研究了PDI分子结构对其光热转化效率及HNS@PDI激光点火性能的影响规律。结果表明,十二烷基链修饰的苝酰亚胺(PDI-C12)易组装为利于激子非辐射跃迁的J型堆积结构,在波长为1064 nm激光照射下的光热转换效率达到69.3%,相比H型堆积的甘氨酸修饰的短链结构苝酰亚胺(PDI-C2,32.9%)提高110%。在PDI-12负载量为5%的条件下,HNS@PDI-C12复合炸药的激光点火延迟时间缩短至22 ms(激光功率10 W,能量密度80 W·cm-2)。同时,PDI-C12包覆结构显著增强了复合材料的机械稳定性,临界冲击能由5 J提高至30 J,临界摩擦载荷超过360 N,并有效抑制了HNS在自然光下的分解。研究有效改善HNS激光点火性能的同时改善了HNS安全性和光稳定性,为高性能的激光起爆药剂与光敏剂开发提供新思路。
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2025,33(11):1326-1332, DOI: 10.11943/CJEM2025043
摘要:针对火工序列能量传输界面的可靠性评估问题,提出了一种基于信仰统计推断法的可靠性评估方法。该方法充分考虑了能量传输界面数据的随机性特征,通过构建性能参数的概率分布模型,将先验知识与试验数据有机结合,实现了对界面可靠性的精确评估和随机性量化。研究首先建立了火工序列能量传输界面的可靠性模型;在此基础上设计了基于信仰统计推断的可靠性评估算法框架;为验证所提方法的有效性,分别与分位数修正法、蒙特卡罗方法的评估结果进行对比分析。结果表明,在样本量为3到70时,基于信仰统计推断法的评估结果与真实值的偏差最小,且具有良好的收敛性和稳定性。特别是在样本量小于等于10情况下,该方法表现出更接近置信度的覆盖率和良好的稳定性,有效克服了传统方法对样本量的依赖问题,为火工序列能量传输界面的可靠性评估提供了新的方法。
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2025,33(11):1333-1340, DOI: 10.11943/CJEM2025063
摘要:为满足半导体桥火工品对安全电流与抗电磁辐射功率的双重约束要求,基于GJB 344A-2020《钝感电起爆器通用规范》:不发火试验标准,采用数值模拟方法,在COMSOL Multiphysics平台构建电-磁-热多物理场耦合模型,通过集成负温度系数(Negative Temperature Coefficient ,NTC)热敏电阻的并联分流机制,实时监测回路电阻并动态补偿电流输入,对比分析了恒流1 A、恒功率1 W及双约束1A1W 3种工况下热安全性的影响。结果表明:1 A恒流工况因回路电阻降至0.78 Ω,功率仅为0.78 W,偏离标准22%;1 W恒功率工况初始电流为0.91 A,低于安全阈值。动态调整策略通过闭环控制实现电流与功率协同稳定,桥区热平衡温度控制在449.06 K,较1 A恒流工况分流率由29%提升至41.26%,较1 W恒功率工况分流率提升0.6%。
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刘丁, 张言, 牛诗尧, 赵凤起, 李思恒, 董英楠, 曲文刚
2025,33(11):1341-1353, 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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2025,33(11):1354-1376, DOI: 10.11943/CJEM2025158
摘要:炸药球晶因其独特的微纳多级结构、多晶界和宏观上的各向同性,在安全、力学、释能效应等方面表现出许多优异或特殊性能,是当前炸药晶体形态调控的研究热点。本研究介绍了球晶概念、内涵和形态特征,系统总结了目前已报道的十二种炸药球晶的制备方法和性质性能研究状况,分析了影响炸药球晶的形成与形态特征的关键因素;讨论了晶体结构、添加剂与非晶体学分叉的作用机理;总结了炸药球晶在安全性、燃烧性能和力学性能等方面的变化规律并探讨原因。结合炸药球晶的发展现状和问题挑战,从形成机理、规模制备、纯度提升、表征方法、构效关系以及数据模型等六个方面进行了总结与展望。
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2025年第33卷第11期
>推进与发射
>火工品技术
>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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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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出版专辑
虚拟专辑- 观点
- 综述
- 含能快递
2025,33(10):1135-1137, DOI: 10.11943/CJEM2025207
摘要:
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
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2020,28(7):588-590, DOI: 10.11943/CJEM2019306
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2021,29(11):1021-1024, DOI: 10.11943/CJEM2021256
摘要:
2021,29(10):885-887, DOI: 10.11943/CJEM2021227
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2021,29(8):689-693, DOI: 10.11943/CJEM2021156
摘要:
2025,33(11):1354-1376, DOI: 10.11943/CJEM2025158
摘要:炸药球晶因其独特的微纳多级结构、多晶界和宏观上的各向同性,在安全、力学、释能效应等方面表现出许多优异或特殊性能,是当前炸药晶体形态调控的研究热点。本研究介绍了球晶概念、内涵和形态特征,系统总结了目前已报道的十二种炸药球晶的制备方法和性质性能研究状况,分析了影响炸药球晶的形成与形态特征的关键因素;讨论了晶体结构、添加剂与非晶体学分叉的作用机理;总结了炸药球晶在安全性、燃烧性能和力学性能等方面的变化规律并探讨原因。结合炸药球晶的发展现状和问题挑战,从形成机理、规模制备、纯度提升、表征方法、构效关系以及数据模型等六个方面进行了总结与展望。
刘丁, 张言, 牛诗尧, 赵凤起, 李思恒, 董英楠, 曲文刚
2025,33(11):1341-1353, 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。
2025,33(10):1228-1254, DOI: 10.11943/CJEM2025188
摘要:对4类爆炸物现场快速检测技术(色谱-质谱联用技术、光谱分析技术、离子迁移谱技术、化学传感技术)的研究应用进展进行了综述,分析总结其适用对象、优点和局限性,并对其发展方向进行了展望。色谱-质谱联用技术中,气质联用技术(GC-MS)灵敏度高,适用于易挥发且热稳定炸药;液质联用技术(LC-MS)操作条件苛刻,但适用于大多数无机、有机炸药。光谱分析技术中,拉曼光谱(Raman)取样量小、操作简单,但对高感度炸药存在爆炸风险;太赫兹光谱(THz)安全性高、穿透性强,但易受环境影响,适用于具有特征吸收峰炸药。离子迁移谱技术(IMS)检测限低、响应快,但难兼顾分辨率与灵敏度,只适用于易挥发炸药。化学传感技术中,荧光探针法灵敏度高、选择性好、可视化,但抗干扰弱且操作复杂,化学比色法简便廉价、响应快,但易受干扰且大部分受限于可见光,两者皆仅适用于特定爆炸物。通过分析比较现有技术,提出未来研究方向应聚焦于多技术融合、设备小型化、抗干扰能力提升及多目标检测能力优化等方面,以提升检测方法的抗干扰、多目标现场快检与智能化水平,为完善爆炸物现场检测技术、确保安全保障工作的有效开展提供参考。
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。
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