• PVDF弥散嵌合改性铝粉的制备及性能

  张成, 杨文进, 宋江伟, 张军旗

  优先出版日期:2025-03-25  DOI: 10.11943/CJEM2025011

  摘要(39) HTML(12) PDF(2.61 M)( 102)

  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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• PVDF含量对铝基固体推进剂燃烧性能的影响规律

  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(24) HTML(160) PDF(7.32 M)( 99)

  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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• TDI体系固化反应原位拉曼光谱研究及密度泛函理论计算

  洪天骄, 康燕, 田鹏飞, 轩福贞

  优先出版日期:2025-03-25  DOI: 10.11943/CJEM2025009

  摘要(12) HTML(84) PDF(1.41 M)( 73)

  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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• 4，4，8，8-四硝基-2，6-二氧杂金刚烷的合成及表征

  李欢, 周琪, 侯天骄, 王桂香, 罗军

  优先出版日期:2025-03-13  DOI: 10.11943/CJEM2025012

  摘要(52) HTML(140) PDF(1.38 M)( 145)

  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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• 表面改性硼及其复合粉的制备和性能

  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(68) HTML(172) PDF(1.77 M)( 166)

  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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• 发展高氢多氮高焓含能材料

  陆明, 杨峰, 王显锋

  优先出版日期:2025-01-20  DOI: 10.11943/CJEM2024272

  摘要(166) HTML(204) PDF(531.46 K)( 416)

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• 固体推进剂3D打印单层堆叠过程工艺参数研究

  王嘉炜, 史宏斌, 刘宣杰, 宋仕雄, 史佳伟, 王琪虎

  优先出版日期:2025-01-03  DOI: 10.11943/CJEM2024210

  摘要(148) HTML(76) PDF(2.22 M)( 554)

  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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• PFPE功能化微/纳铝粉在CL-20中的反应特性

  吴成成, 孙森, 李世伟, 郭学永

  优先出版日期:2024-12-27  DOI: 10.11943/CJEM2024230

  摘要(141) HTML(64) PDF(3.43 M)( 430)

  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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• 6-氨基-4-（三硝基甲基）-2-羰基-1H-1，3，5-三嗪的制备及性能

  张桐伟, 许元刚, 陆明

  优先出版日期:2024-12-12  DOI: 10.11943/CJEM2024239

  摘要(187) HTML(212) PDF(1.41 M)( 491)

  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。

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• 2，2-偶氮二［4，5-双（四唑-5-基）］-1，2，3-三唑的热行为及分解机理

  刘树亮, 蔡涛, 张立南, 齐原, 马慧朝, 林秋汉

  优先出版日期:2024-11-27  DOI: 10.11943/CJEM2024229

  摘要(164) HTML(210) PDF(1.93 M)( 427)

  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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• N²，N⁶-二甲基-N²，N⁴，N⁶，3，5-五硝基-2，4，6-三氨基吡啶的制备及性能

  张荣政, 陆明, 许元刚

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.11943/CJEM2024211

  摘要(141) HTML(148) PDF(1.56 M)( 440)

  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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• 六嗪阴离子［N₆］^4-的电子结构、成键性质和芳香性的理论研究

  蒋帅杰, 张广源, 许元刚, 王鹏程, 陆明

  优先出版日期:2024-11-13  DOI: 10.11943/CJEM2024205

  摘要(107) HTML(140) PDF(1.86 M)( 403)

  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（NICS_ZZ（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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• 5-硝基-3-（三硝基甲基）-1H-1，2，4-三唑富氮含能离子盐的合成与性能

  王显锋, 杨峰, 许元刚, 陆明

  优先出版日期:2024-09-18  DOI: 10.11943/CJEM2024224

  摘要(218) HTML(116) PDF(2.31 M)( 596)

  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，I_sp=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（ΔH_f =0.644 kJ·g^-1），且机械感度良好（IS=10.3 J，FS=150 N）。

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2025年第33卷第3期      

>爆炸与毁伤

• 隧道内甲烷蒸气云爆炸特性及杀伤效应研究

  顾琳琳, 徐永行, 朱黄浩, 王振

  2025,33(3):213-224, DOI: 10.11943/CJEM2024155

  摘要(11) HTML(6) PDF(2.33 M)( 13)

  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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• 密闭容器内氢气-甲烷-空气的爆炸特性

  梅亮, 郭进, 黄时凯, 王金贵

  2025,33(3):225-235, DOI: 10.11943/CJEM2024186

  摘要(10) HTML(2) PDF(3.30 M)( 7)

  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（X_H2=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（X_H2）的增加，最大爆炸压力（p_max）、最大压力上升速率（（dp/dt）_max）、爆炸指数（K_G）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（t_A和t_B）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（X_H2）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（X_H2）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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• 冲击波和破片联合作用下多层级复合防护结构设计与优化

  周猛, 梁民族, 陈荣, 林玉亮, 张玉武

  2025,33(3):236-245, DOI: 10.11943/CJEM2024175

  摘要(7) HTML(7) PDF(2.27 M)( 14)

  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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>制备与性能

• 三元活性金属燃料Al/B/Mg和Al/B/MgH₂的燃烧特性

  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(10) HTML(4) PDF(2.42 M)( 15)

  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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• 典型含氮化合物在氮气中的等离子体特性

  刘海庆, 向书杰, 方普懿行, 李春天, 沈瑞琪, 张伟

  2025,33(3):256-265, DOI: 10.11943/CJEM2024101

  摘要(9) HTML(0) PDF(3.36 M)( 10)

  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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>分析与检测

• 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

  2025,33(3):266-276, DOI: 10.11943/CJEM2024092

  摘要(7) HTML(0) PDF(1.98 M)( 8)

  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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• PNIMMO的初始热老化行为的等温量气法研究

  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(8) HTML(3) PDF(1.03 M)( 10)

  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E_a=156.42 kJ·mol^-1，lgA=16.86 s^-1，老化深度达到0.5%时E_a=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，E_a=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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>计算与模拟

• ε-CL-20冲击感度各向异性规律的分子动力学模拟研究

  梁琳, 王亚军, 甘强, 张文博, 任姝, 李根, 冯长根

  2025,33(3):284-294, DOI: 10.11943/CJEM2024121

  摘要(18) HTML(2) PDF(3.65 M)( 21)

  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。

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• 3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮（NTO）在不同二元溶剂中的溶解度和热力学模型（英）

  郭昊琪, 杨玉林

  2025,33(3):295-303, DOI: 10.11943/CJEM2024184

  摘要(11) HTML(0) PDF(885.73 K)( 18)

  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%ζ_H大于%ζ_TS，且%ζ_H均≥58.63%，表明焓对吉布斯能的贡献大于熵。

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>综述

• 3D打印技术在固体推进剂装药制造中的应用与展望

  宋仕雄, 任全彬, 王嘉炜, 庞爱民, 唐敏

  2025,33(3):304-315, DOI: 10.11943/CJEM2024129

  摘要(17) HTML(3) PDF(2.80 M)( 27)

  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。

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