• 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(39) HTML(16) PDF(2.22 M)( 221)

  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(41) HTML(14) PDF(3.43 M)( 98)

  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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• 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

  郭昊琪, 杨玉林

  优先出版日期:2024-12-25  DOI: 10.11943/CJEM2024184

  摘要(32) HTML(98) PDF(918.83 K)( 92)

  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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• 含能聚醚黏合剂的柔性链结构设计的研究进展

  彭肖玥, 王宇, 孙倩, 王亚, 李雅楠, 郑文芳

  优先出版日期:2024-12-25  DOI: 10.11943/CJEM2024243

  摘要(46) HTML(100) PDF(1.86 M)( 124)

  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。

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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(84) HTML(138) PDF(1.41 M)( 184)

  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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• TKX-50/AP复合微球的制备及性能

  王新飞, 杨俊清, 赵含笑, 王挺辉, 郝嘎子, 肖磊, 姜炜

  优先出版日期:2024-12-10  DOI: 10.11943/CJEM2024267

  摘要(50) HTML(192) PDF(2.03 M)( 177)

  摘要：为获得高能量、低感度和易于储存的新型含能材料，采用喷雾干燥法制备了TKX-50/AP复合微球，探究了不同进料速率对微球的形貌影响，获得了最佳工艺条件，并采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪等表征了样品的形貌及晶型，获得了微球的热分解性能、撞击感度及吸湿性。结果表明：当进料速率为3.6 mL·min^-1时样品形貌最佳，球形度为Φ=96.40%，d₅₀=1.33 μm，晶体结构不同于简单的TKX-50和AP混合，热分解活化能为184.43 kJ·mol^-1，特性落高为50.1 cm，吸湿性相对物理混合降低了37%，表现出显著的安全性能。

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• 胺基化合物改性球形ADN材料的制备及性能

  屈炜宸, 晏嘉伟, 夏文韬, 李磊, 杜芳, 吴鹏, 林昱辉, 何健明, 陶博文

  优先出版日期:2024-12-10  DOI: 10.11943/CJEM2024222

  摘要(32) HTML(144) PDF(3.51 M)( 113)

  摘要：高能绿色氧化剂二硝酰胺铵（ADN）的表面极性高、吸湿性强，严重影响了其在固体推进剂中的工程化应用。为改善ADN的吸湿性，研究采用乳液法和液相法分别将疏水性胺基化合物油胺、4-氟苄胺接枝在球形ADN（PADN）表面制备改性球形ADN（PMADN-1和PMADN-2），通过扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）、热重-差热分析（TG-DTA）、X射线光电子能谱（XPS）等对PADN，PMADN-1和PMADN-2的结构及性能进行了表征，并采用干燥器平衡法对其进行了吸湿性研究。结果表明，疏水性胺基化合物油胺、4-氟苄胺成功接枝于球形PADN，改性球形PMADN-1和PMADN-2的球形形貌未被破坏，热分解温度由ADN原料的196.3 ℃分别提升至198.3 ℃和200.7 ℃、撞击感度由17.95 J提升至24.35 J和28.8 J。在25 ℃、57% RH下放置144 h后改性球形PMADN-1和PMADN-2的吸湿率为1.37%、1.07%，相较于ADN原料分别降低74.95%和80.44%，且无板结现象、表面无液态水出现，显示出优异的防吸湿性。

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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(90) HTML(162) PDF(1.93 M)( 209)

  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(72) HTML(118) PDF(1.56 M)( 236)

  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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• 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

  优先出版日期:2024-11-19  DOI: 10.11943/CJEM2024121

  摘要(54) HTML(42) PDF(4.70 M)( 212)

  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（010）、（110）、（20）、（011）、（11）和（001）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：（010）>（110）>（20）≈（011）>（11）>（001）。垂直于（010）晶面冲击时体系的力-热-化学响应最强、感度最高，垂直于（001）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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• 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

  优先出版日期:2024-11-19  DOI: 10.11943/CJEM2024157

  摘要(59) HTML(76) PDF(1.25 M)( 278)

  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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• 羧基化多壁碳纳米管修饰丝网印刷电极检测叠氮酸气体的研究

  林俊池, 霸书红, 韩纪旻, 杨利

  优先出版日期:2024-11-15  DOI: 10.11943/CJEM2024257

  摘要(38) HTML(48) PDF(1.78 M)( 178)

  摘要：为快速简便地检测叠氮酸气体，基于电化学分析原理，以丝网印刷电极为基体，用羧基化多壁碳纳米管修饰，制备叠氮酸原位检测电传感器。通过优化修饰液溶剂、检测底液pH值、扫描速度，构建了叠氮酸电化学检测方法，并对其形貌和性能表征。结果表明，用羧基化多壁碳纳米管/冰醋酸修饰液制备叠氮酸原位检测电传感器为微电极，其响应电流较未修饰电极高约121%，在底液pH 7.5时检测灵敏度高，扫描速度的平方根与氧化峰电流呈线性关系，N₃^-电化学氧化是扩散控制过程，具有良好的选择性、稳定性及重现性。利用差分伏安脉冲法在N₃^-浓度为5×10^-5~1×10^-3 M范围内检测，检测限为10.4 μM，通过实际合成HN₃气体在线检测，得出不同NaN₃原料含量在不同时间产生的HN₃气体浓度预测方程，HN₃的回收率为96.8%~99.5%，此外，建立了合成HN₃气体的浓度与响应电流间的关系方程。

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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(47) HTML(126) PDF(1.86 M)( 182)

  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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• 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

  优先出版日期:2024-10-25  DOI: 10.11943/CJEM2024186

  摘要(38) HTML(108) PDF(3.42 M)( 205)

  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300mm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晶格结构。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存在正相关的关系，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OH+H₂?H+H₂O（R84）是影响关键自由基生成速率（ROP）的最主要反应。

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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

  优先出版日期:2024-10-15  DOI: 10.11943/CJEM2024101

  摘要(76) HTML(92) PDF(3.47 M)( 262)

  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（N Ⅰ）、一价氮离子（N Ⅱ）和三价氮离子（N Ⅳ）数量最多，氮等离子体存在时间也最长，N Ⅰ、N Ⅱ和N Ⅲ的存在时间分别达到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。关键词：光谱；脉冲激光；含氮化合物；氮等离子体

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• 含硝化甘油挥发物在固体表面的凝结行为的分子动力学模拟

  黄超然, 潘葆, 李果, 王玉, 谢林生, 刘所恩, 赵俊波, 刘云章, 谭凯鑫

  优先出版日期:2024-09-26  DOI: 10.11943/CJEM2024178

  摘要(70) HTML(150) PDF(2.50 M)( 275)

  摘要：针对推进剂压延过程中产生的含硝化甘油（NG）挥发物在多种固体表面凝结积聚、存在安全隐患的问题，基于分子动力学模拟方法，通过构建含NG挥发物和固体表面的混合体系模型，开展含NG挥发物在固体表面的凝结行为研究，探讨了NG质量分数、固体表面材质、固体表面粗糙度对含NG挥发物在混合体系中的径向分布函数、均方位移和扩散系数、相对密度分布等分子动力学特征参数的影响。结果表明：随着NG质量分数的增加，挥发物在固体表面的凝结物团簇尺寸逐渐减小，然而挥发物凝结比例则呈现先增加后降低的趋势，当NG质量分数为70%时，扩散系数为0.0364，挥发物凝结比例最大；当采用不同材质固体表面时，含NG挥发物在二氧化硅（SiO₂）表面的凝结量明显大于材质为铜（Cu）、氧化钙（CaO）和铁（Fe）的表面，但SiO₂表面凝结物团簇的均匀性较差；表面粗糙度因素的引入对于SiO₂表面和Fe表面挥发物凝结量的影响相反，当SiO₂表面从光滑到粗糙度为0.4 nm时，扩散系数从2.1228增加到10.7156，挥发物在表面的凝结量上升；然而，当Fe表面从光滑到粗糙度为0.4 nm时，扩散系数从17.5673减小至1.8462，其表面挥发物的凝结量则有所下降。

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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(133) HTML(74) PDF(2.31 M)( 414)

  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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• 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

  优先出版日期:2024-09-14  DOI: 10.11943/CJEM2024129

  摘要(204) HTML(276) PDF(2.95 M)( 765)

  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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• 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

  优先出版日期:2024-08-20  DOI: 10.11943/CJEM2024155

  摘要(179) HTML(106) PDF(2.45 M)( 1210)

  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CE/SE（时空守恒元和求解元）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人员的杀伤效应。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四个阶段，而压力变化呈现碰壁跃升、反射衰减和稳定传播三种特征；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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• 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(353) HTML(114) PDF(2.05 M)( 1694)

  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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• 平面集成TVS二极管对半导体桥火工品换能元性能的影响因素

  陶禹任, 王磊, 周彬, 王军

  优先出版日期:2024-08-26  DOI: 10.11943/CJEM2024112

  摘要(158) HTML(180) PDF( 1162)

  摘要：为探究平面集成瞬态抑制二极管（TVS）对半导体桥火工品换能元性能的影响因素以及规律，通过电容放电发火实验，研究了平面集成TVS二极管的并联数量与击穿电压对半导体桥火工品换能元的电爆性能，并通过500 pF/500 Ω/25 kV静电放电实验，研究了其对半导体桥火工品换能元的静电可靠性能的影响。结果表明，当激励能量使单个平面集成TVS二极管单位时间吸收的能量接近上限时，增加平面集成TVS二极管并联数量会延长SCB火工品换能元的爆发时间，影响半导体桥（SCB）火工品换能元正常爆发，反之，若激励能量不足以使单个平面集成TVS二极管单位时间吸收的能量接近其上限，则SCB火工品换能元爆发性能不会随并联平面集成TVS二极管的数量变化而变化；当激励电压大于平面集成TVS二极管的击穿电压时，TVS二极管击穿电压越低，SCB火工品换能元的爆发时间越长，爆发能量越大，甚至影响SCB火工品换能元正常爆发；降低平面集成TVS二极管的击穿电压、增加并联数量都能够提高SCB火工品换能元的静电可靠性能；设计桥区尺寸为350 μm（W）×100 μm（L）×2 μm（H）的抗静电集成半导体桥芯片时可以集成两个击穿电压略低于14 V或一个击穿电压略高于7V的TVS二极管。

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• 机器学习辅助的烃类分子性质预测与高通量筛选燃料

  侯放, 齐晓宁, 刘睿宸, 李玲, 王莅, 张香文, 李国柱

  优先出版日期:2024-12-24  DOI: 10.11943/CJEM2024276

  摘要(38) HTML(192) PDF( 105)

  摘要：通过数据收集、结构优化和量化计算，建立了碳数从1到50的2899个烃类分子“结构-多种性质”数据集，性质包含熔点（T_m）、沸点（T_b）、密度（ρ）、0 K下的内能（U₀）、298.15 K下的内能（U）、298.15 K下的焓（H）、298.15 K下的吉布斯自由能（G）。以表示分子结构的库伦矩阵作为模型输入，建立了决策树回归模型、交叉验证的最小绝对收缩和选择算子回归模型、交叉验证的岭回归模型、极限梯度提升回归模型4种不同的机器学习模型。通过比较不同模型预测性质的精度得出，极限梯度提升回归模型更适用于预测烃类分子的熔点、沸点、密度等通过实验测得的性质，交叉验证的岭回归模型更适用于预测烃类分子的内能、焓、吉布斯自由能等能量的通过理论计算得到的性质。同时，最优的机器学习组合模型可以准确预测相同碳数、不同种类和同分异构体烃类分子的性质。使用最优的机器学习模型计算了34种已通过实验合成的高密度碳氢燃料的密度，计算值与实验值的平均绝对误差为0.0290 g?cm^-3。进而，预测了开源数据库GDB-13C中的319，893个烃类分子的燃料性质，并高通量筛选出了37种低凝固点、高密度的新型碳氢燃料候选分子。采用基团贡献法和DFT方法进一步计算了筛选出的碳氢分子的关键燃料性质，这些新型分子与典型燃料JP-10和QC的质量热值和比冲相当。

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• 不同温度条件下三组元HTPB推进剂细观脱湿行为实验及数值模拟

  邹子杰, 强洪夫, 王哲君, 王学仁, 李世奇, 李易依

  优先出版日期:2024-11-14  DOI: 10.11943/CJEM2024208

  摘要(41) HTML(168) PDF( 166)

  摘要：研究开展了宽温单轴拉伸条件下HTPB推进剂的微CT细观结构表征实验，分析了在-20 ℃、20 ℃、50 ℃三种温度环境中推进剂的细观脱湿损伤行为，并基于HTPB推进剂的细观组分体积占比构建了三维细观代表体积单元模型，分析了模型在不同温度和不同应变率条件下的应力-应变关系和脱湿率-应变关系。结果发现，HTPB推进剂在低温环境下（-20 ℃）脱湿更为严重，推进剂断裂时界面脱湿率达到了近30%，导致推进剂的应力软化现象更为明显。通过数值模拟发现推进剂在低温及高应变率条件下脱湿更为严重，对推进剂力学性能带来了极大的劣化。经实验和仿真结果对比，本文所构造的数值模型能够有效预测推进剂的脱湿损伤行为及宏观力学性能。

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• 基于拉剪加载试验的NEPE推进剂强度准则

  刘帆, 强洪夫, 王稼祥, 王哲君, 王学仁

  优先出版日期:2024-09-19  DOI: 10.11943/CJEM2024193

  摘要(121) HTML(82) PDF( 593)

  摘要：为研究应变率和拉剪角度对NEPE推进剂拉剪强度的影响，采用拉剪夹具和蝶形试验件开展了推进剂在5个拉剪角度（0°、30°、45°、60°、90°）和5个应变率下（0.0012、0.0048、0.024、0.12、1 s^-1）的拉剪试验，获得了推进剂在拉剪复合加载作用下拉剪强度随拉剪角度和应变率的变化规律；基于试验结果，利用改进的圆型方程对推进剂的拉剪强度极限进行了描述；并结合双剪统一强度理论，建立了不同应变率下推进剂拉剪强度准则，绘制了相应的推进剂统一强度理论极限面；最后利用建立的推进剂拉剪强度准则来预测了拉剪角度15°和75°下0.12 s^-1和1 s^-1应变率的拉剪强度，通过将预测结果与试验数据进行对比，来验证所建拉剪强度准则的有效性。研究表明，随着拉剪角度和应变率的增大，在拉剪复合加载作用下的NEPE推进剂拉剪强度逐渐增大；通过对材料参数值进行拟合求解，建立的改进后的圆型方程和统一强度准则能够较好描述不同加载角度和应变率下NEPE推进剂的拉剪强度，基于所建强度准则对拉剪角度15°和75°下应变率0.12 s^-1和1 s^-1的拉剪强度极限的预测值与试验值的误差小于实际处理的容许误差范围15%。

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• GAP基固体推进剂喷管结构约束下的烤燃响应过程

  杨钧森, 金丰凯, 吉康语, 吴海波, 武毅

  优先出版日期:2024-12-10  DOI: 10.11943/CJEM2024191

  摘要(23) HTML(64) PDF( 110)

  摘要：固体火箭发动机的喷管结构约束对推进剂在烤燃刺激下的响应过程具有显著影响。为研究喷管喉径对GAP基固体推进剂烤燃响应过程的影响规律，设计搭建了喷管结构试验件的热载荷加载与控制系统，基于激光高速纹影成像技术，观测了发动机喷管结构约束下GAP基推进剂烤燃响应的完整过程，同时测量了烤燃过程中的试验件温度和点火响应产生的冲击波超压。结果表明：含喷管约束的GAP基固体推进剂试件的烤燃响应可分为点火前推进剂软化膨胀，点火后燃烧火焰加速、燃烧转爆轰、壳体失效、爆燃过程，点火后响应过程仅持续0.5~2毫秒。燃烧火焰加速阶段压力缓慢增长，当喷管喉径较小时，流动易发生壅塞，使压力和燃速快速增长并相互促进，导致发生燃烧转爆轰；而喷管喉径较大时，试验件内压力的快速增长无法发生或者维持，降低了燃烧转爆轰的可能性，试验件结构完整性得以保持。

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• 钝感高能硝胺发射药内弹道性能的预测

  郭志罡, 李梓超, 李曼曼, 邬睿, 魏伦, 于慧芳, 王琼林, 温晓沐

  优先出版日期:2024-12-19  DOI: 10.11943/CJEM2024280

  摘要(29) HTML(90) PDF( 113)

  摘要：为了分析钝感高能硝胺发射药内弹道性能的影响因素，基于密闭爆发器试验和14.5 mm弹道测试构建了高能硝胺发射药的内弹道模型，采用粒子群算法拟合了模型修正系数，进而基于模型理论计算分析了燃烧渐增性因子Pr及装药量ω对弹丸初速V₀和最大膛压p_m的影响。结果表明：基于经典内弹道理论预测高能硝胺发射药动态燃烧特性时，需考虑燃速修正系数χ和火药力利用系数η。与静态燃烧相比，动态燃烧的等效燃速相对增长可超过10%。同时，由于能量耗散的影响，理论计算中仅80%左右的火药力可有效转换为弹丸动能。发射药内弹道性能受Pr、ω、χ和η的耦合影响。作为主要机制，发射药静态燃烧性能和装药量显著影响着内弹道性能；V₀和ω线性正相关，p_m可表征为ω的指数函数；Pr决定了不同关联式中的系数。然而，在不同工艺条件下，χ和η的波动使内弹道性能变化，增大了拟合关联式的预测偏差。

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• 单基发射药的药型对分子裁剪反应过程动力学的影响

  彭智华, 王欣雨, 顾玉乐, 范红蕾, 李世影, 李纯志, 王晓倩, 肖忠良, 吴晓青

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.11943/CJEM2024183

  摘要(59) HTML(114) PDF( 217)

  摘要：为研究药型尺寸对单基发射药分子裁剪反应过程的影响，以水合肼为脱硝试剂，对七孔、单孔和无孔单基发射药进行表层分子裁剪，制备了3种梯度硝基单基发射药。基于Avrami模型对不同药型单基发射药分子裁剪反应过程的动力学进行了研究，结果表明：Avrami模型可以用于描述3种药型单基发射药的分子裁剪反应过程；七孔单基发射药的Avrami指数，在70~75 ℃范围内n>1，分子裁剪反应过程受化学反应过程控制；在75~80 ℃范围内n＜1，分子裁剪反应过程受内扩散和化学反应共同控制。单孔和无孔单基发射药的Avrami指数n＜1，分子裁剪反应过程受内扩散和化学反应共同控制。依据Fick定律求得单孔和无孔单基发射药的扩散系数D，单孔单基发射药的扩散系数为3.8×10^-13~10.2×10^-13 m²·s^-1，无孔单基发射药的扩散系数为3.7×10^-13~5.1×10^-13 m²·s^-1；利用Arrhenius方程计算出3种单基发射药的表观活化能，七孔、单孔和无孔单基发射药的表观活化能分别为45.84，52.88和38.26 kJ·mol^-1。研究通过对不同药型单基发射药分子裁剪反应过程动力学的研究，为梯度硝基单基发射药的可控制备提供理论指导。

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• 基于响应面法的梯度硝基单孔发射药制备工艺的优化

  范红蕾, 顾玉乐, 彭智华, 王欣雨, 李世影, 李纯志, 吴晓青, 肖忠良

  优先出版日期:2024-12-19  DOI: 10.11943/CJEM2024196

  摘要(20) HTML(84) PDF( 104)

  摘要：为了优化发射药脱硝工艺，基于Box-Behnken设计的响应面法（RSM）对单孔发射药的脱硝工艺进行了优化。考察了水合肼浓度、反应温度和反应时间3个主要影响因素对单孔发射药脱硝过程中脱硝率的影响，并建立了以脱硝率为响应值的二次回归模型。结果表明：各因素对脱硝率的影响程度为水合肼浓度>反应时间>反应温度，且各因素之间交互作用不显著。所建立的二次回归模型相关系数为0.9774，在影响因素水平范围内进行多组实验，脱硝率的实验值与模型预测值之间吻合度较高，平均相对偏差为1.61%，表明所提出的二次回归模型可靠性较高，可用于对发射药脱硝过程中脱硝率的预测和工艺条件的优化。通过对脱硝前后单孔发射药的结构和燃烧性能的表征，进一步证实了梯度硝基单孔发射药表层及孔边缘硝酸酯基浓度呈梯度增加，具有优异的燃烧渐增性。

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• 面向含能材料化学领域的先进分析表征技术发展与展望

  应梓剑, 陈建波, 徐金江, 于谦, 何璇, 朱春华, 黄石亮, 杨希, 李诗纯

  优先出版日期:2024-12-19  DOI: 10.11943/CJEM2024097

  摘要(60) HTML(240) PDF( 165)

  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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• 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

  优先出版日期:2024-08-16  DOI: 10.11943/CJEM2024100

  摘要(267) HTML(252) PDF( 1329)

  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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• 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(451) HTML(274) PDF( 1522)

  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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2024年第32卷第12期       云爆 /温压含能材料

>专题导言

• 专题导言：云爆/温压含能材料

  韩志伟

  2024,32(12):1256-1256, DOI:

  摘要(144) HTML(6) PDF(1.16 M)( 119)

  摘要：云爆/温压炸药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和平台装备，可对敌方形成强大的心理震慑作用。21世纪以来，云爆/温压炸药在阿富汗战争、叙利亚战争、俄乌冲突中大放溢彩，出现了以俄罗斯“炸弹之父”（Авиационная вакуумная бомба повышенной мощности）和美国“炸弹之母”（Massive ordnance air blast）为代表的大型云爆弹和温压弹，取得了良好的实战效果。近些年更是成为世界各军事强国争相研制和装备的新型炸药。 尽管云爆/温压炸药已经实现了初步应用，并呈现出良好的发展前景，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基础问题。为此，特组织出版“云爆/温压炸药”专题。本专题共收录6篇论文，其中观点1篇，综述1篇，研究论文4篇。从云爆/温压炸药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/温压炸药相关科学技术的发展。 最后，感谢所有来稿作者、审稿专家的大力支撑。

>观点

• 燃料空气炸药发展趋势分析

  王伯良

  2024,32(12):1257-1259, DOI: 10.11943/CJEM2024214

  摘要(159) HTML(37) PDF(837.55 K)( 165)

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>安全性能与评价

• 叠层复合装药爆炸过程中铝粉分布及后燃释能特性

  沈飞, 王媛婧, 王奕鑫, 王煊军

  2024,32(12):1260-1269, DOI: 10.11943/CJEM2024221

  摘要(162) HTML(34) PDF(2.24 M)( 130)

  摘要：为探究叠层复合装药结构对铝粉后燃烧释能过程的影响规律，采用爆速差约1.8 km·s^-1的高爆速炸药及温压炸药制备成层厚相同的叠层复合装药，通过自由空间爆炸实验及密闭空间内爆炸实验分别研究了火球演变过程、不同气体环境下各反应阶段产生的机械能，并结合数值仿真分析了爆炸过程中的铝粉分布特性。结果表明：该叠层复合装药中温压炸药受到高爆速炸药的轴向挤压，加快了爆轰产物及铝粉的径向扩散速率，将铝粉云团的平均浓度降低约至温压型均匀装药的60%~80%，尾部区域仅约为50%，致使铝粉的无氧燃烧速率及输出的机械能降低；温压炸药在爆轰和无氧燃烧阶段产生的机械能之和约为温压型均匀装药的81%，但有氧燃烧阶段产生的机械能显著增加，使其产生的机械能总量未显著改变，叠层复合装药结构通过调整铝粉的空间分布，可在不损失装药总能量的前提下，有效调节温压炸药在不同阶段的后燃反应及释能过程。

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• 云雾区形貌对云雾爆轰超压毁伤威力的影响

  王溪濛, 薛琨

  2024,32(12):1270-1279, DOI: 10.11943/CJEM2024202

  摘要(100) HTML(8) PDF(2.19 M)( 89)

  摘要：云爆装置通常形成近似圆柱体形貌的燃料空气混合云雾区，而与装药结构密切相关的云雾区形貌强烈影响其爆轰超压场的时空演化规律，进而对爆轰超压毁伤威力产生显著影响。为了探究云雾区的形貌效应，采用圆柱体云雾区理想爆轰数值计算方法，分析了其爆轰过程中复杂的波的动力学过程，研究了爆轰超压场的分布及演化，建立了中心切面径向远场超压峰值随比例距离的衰减相似律，得到了爆轰超压毁伤半径与云雾区形貌参数（半径/高度）的依赖关系。结果表明，受云雾区内部复杂爆轰过程影响，其径向远场超压场存在明显双峰现象；双峰追赶导致爆轰超压峰值随比例距离变化曲线存在小幅特征突变现象，且形貌参数越大，该突变位置距起爆点越近；当形貌参数在2~4.5范围内时，其爆轰远场超压峰值随比例距离的衰减规律满足同一多项式相似律，基于该相似律预测得到的超压毁伤半径最大误差不超过8%；而当形貌参数在0.5~2范围内时，其超压毁伤半径随形貌参数的增大而减小。

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• RDX/Al/AP/ADN温压炸药的安全性及能量水平

  雷康, 张建新, 方鸣坤, 徐飞扬, 姜夕博, 吴星亮, 徐森

  2024,32(12):1280-1286, DOI: 10.11943/CJEM2024189

  摘要(136) HTML(15) PDF(964.77 K)( 104)

  摘要：为了探索新型高能氧化剂二硝酰胺铵（ADN）在温压炸药中的应用前景，将ADN替代高氯酸铵（AP）与黑索今（RDX）、铝粉（Al）混合，制备了5种不同ADN/AP质量比（纯AP，ADN∶AP=1∶3，1∶1，3∶1和纯ADN）的温压炸药。通过撞击感度仪、摩擦感度仪和差示扫描量热仪（DSC），测试了其机械感度和热稳定性；采用Explo5计算软件以及燃烧热和爆热装置比较了5种温压炸药样品的能量水平。结果表明，氧化剂为纯AP的温压炸药样品的撞击感度特性落高为17.9 cm；摩擦感度爆炸概率为12%。ADN替代AP后，复合体系的撞击感度特性落高增加7.9~12.0 cm，摩擦感度爆炸概率增加20%~28%。复合体系放热峰温随着ADN/AP质量比的增加先升高后降低，当ADN∶AP=1时放热峰温最高；当ADN∶AP≥1时，组分相互作用剧烈，出现单一尖锐放热峰。当ADN∶AP=1时，样品撞击感度为28.1 cm，摩擦感度为32%，热分解温度为277.9 °C，燃烧热和爆热分别为13874.4 kJ∙kg^-1和7666.9 kJ∙kg^-1。

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• 近坑道口爆炸条件下温压炸药热效应与冲击波演化规律

  纪玉国, 何勇, 谭仪忠, 李杰, 邵鲁中, 张俊男, 张国凯, 李干

  2024,32(12):1287-1297, DOI: 10.11943/CJEM2024207

  摘要(103) HTML(5) PDF(3.65 M)( 98)

  摘要：为研究近坑道口爆炸条件下温压炸药（TBX））热效应和冲击波演化规律及影响因素，开展了TBX在坑道口外和堵口处空爆、贴地爆的爆炸试验，分析了火球尺寸、温度等热效应参数和超压峰值、正压时间、比冲量和波形等冲击波参数，并结合TNT爆炸试验结果分析了冲击波在坑道内的传播路径。结果表明，坑道堵口爆炸条件下，空爆的火球热效应和冲击波效应高于贴地爆。热效应方面，空爆火球的高度和峰值温度约为贴地爆的2倍和1.41倍，坑道内测得的温度峰值约为贴地爆的2.42倍，热流密度可超过贴地爆的19.3倍，空爆产生的后燃升温效果随药量增大而显著增大；冲击波方面，堵口空爆工况下温压炸药后燃效应产生的超压较贴地爆更强，冲击波反射、叠加路径更加充分，空爆对贴地爆的冲击波超压峰值、正压时间和比冲量当量系数分别约为1.3、1和1.1。热效应和冲击波效应的演化规律受到坑道约束作用和地面干预作用的综合影响，空爆条件下坑道约束作用更加明显，后燃效应更加显著，而贴地爆条件下地面的干预作用会削弱坑道约束作用，抑制铝粉和空气的混合，造成后燃强度降低。

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>综述

• 铝粉对温压炸药典型爆炸毁伤元的影响研究进展

  刘威, 王靖岩, 韩志伟

  2024,32(12):1298-1313, DOI: 10.11943/CJEM2024143

  摘要(138) HTML(9) PDF(2.40 M)( 137)

  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。

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>制备与性能

• ADN/ PDO共晶高效制备与结构和性能表征

  刘泽宁, 乔申, 马凡, 杨宗伟, 于雁武

  2024,32(12):1314-1320, DOI: 10.11943/CJEM2024114

  摘要(121) HTML(10) PDF(1.60 M)( 203)

  摘要：为了开发一种快速高效且绿色环保的二硝酰胺铵/吡嗪-1，4-二氧化物（ADN/PDO）共晶制备新途径并表征其性能，采用反应结晶法，以纯水作为溶剂，制备了ADN/PDO共晶，采用光学显微镜（OP）、单晶X射线衍射（SXRD）以及粉末X射线衍射（PXRD）对共晶的形貌和结构进行表征。结果显示，ADN/PDO共晶晶体呈棱柱状，由ADN和PDO分子按摩尔比2∶1结合形成，室温下晶体密度为1.779 g·cm^-3，属于单斜晶系，空间群为P2₁/c。通过DSC测试和增重法对ADN/PDO共晶的热性能和吸湿性进行了表征，并使用NASA CEA对能量性能进行预测。研究表明，采用该方法制备的ADN/PDO共晶的熔点为113.3 ℃，比ADN提高了21.3 ℃，分解温度略高于ADN，具有较好的热稳定性。共晶的吸湿率仅为2.6%，大幅度降低了ADN（45%）的吸湿性。此外，经NASA CEA软件计算得到共晶的理论比冲高达277.9 s，优于ADN（197.5 s），具有较高的能量。因此，反应结晶法实现了高能量低吸湿的ADN/PDO共晶高效制备，为进一步评估其应用性能奠定了基础。

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• 铁负载碳纳米管的制备及对固体推进剂中高能组分的催化

  杜熙凤, 要雅靖, 张鑫慧, 张誉心, 胡双启, 冯永安

  2024,32(12):1321-1333, DOI: 10.11943/CJEM2024156

  摘要(100) HTML(1) PDF(2.69 M)( 178)

  摘要：为发展固体推进剂用高性能燃速催化剂，采用前体笼装高温热解方法合成了一种铁负载碳纳米管材料（Fe@CNTs），并通过扫描电镜-能谱仪联用（SEM-EDS）、透射电镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）、X-射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、氮气等温吸附（BET）、差示扫描量热法（DSC）和热重-质谱联用技术（TG-MS）等测试方法详细探究了Fe@CNTs的元素组成、微观形貌、物相结构、比表面积和催化分解性能。结果表明，Fe@CNTs是一种具有高比表面积的铁负载碳纳米管材料，当添加量为6%时，奥克托今（HMX）、1，1''-二羟基-5，5''-联四唑二羟铵盐（TKX-50）、1，1-二氨基-2，2-二硝基乙烯（FOX-7）、黑索今（RDX）和六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）这5种高能组分的热分解放热峰温分别提前了1.8，40.4，4.9，6 ℃和8.8 ℃。基于Kissinger-Ozawa模型的热分解动力学计算显示，6%Fe@CNTs/HMX和6%Fe@CNTs/TKX-50的表观活化能各自降低了96.9~97.1 kJ·mol^-1和11.2~11.9 kJ·mol^-1；热力学和热安全性参数的理论计算表明，添加Fe@CNTs后，HMX和TKX-50仍处于热力学稳定状态；基于TG-MS结果进一步提出了Fe@CNTs对HMX和TKX-50两类高能物质可能的催化机理。

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>火工品技术

• 直流激励下桥丝型电火工品电弧发火预测模型

  张博渊, 梁涛, 薛婉婷, 王哲, 穆亚茹, 谢彦召

  2024,32(12):1334-1342, DOI: 10.11943/CJEM2024163

  摘要(79) HTML(4) PDF(1.58 M)( 85)

  摘要：为了研究桥丝型电火工品在直流激励下的电弧发火特性，预测其电弧发火安全阈值，采用模拟电荷法计算了脚-壳二维切面电场强度，利用电击穿理论计算了脚-壳电击穿系数，提出了桥丝型电火工品电弧发火的量化判据并建立模型。结果表明，环境温度在25°左右，气压为大气压强时，桥丝型电火工品脚-壳之间距离对其电弧发火阈值影响较大，脚-壳距离越短，电弧发火阈值越低。桥丝型电火工品脚-壳间电击穿电压预测模型计算结果与实测值相对误差不超过3.3%，且利用COMSOL仿真计算所得电击穿系数与预测模型计算结果相对误差约1%。

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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

  2024,32(12):1343-1351, DOI: 10.11943/CJEM2023245

  摘要(93) HTML(4) PDF(2.10 M)( 188)

  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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