Page 62 - 《含能材料》2018年优秀论文

微 纳 米 含 能 材 料 研 究 进 展 1065

析不同状态下（如不同颗粒大小）颗粒群的起爆规律。 述感度变化机理 ［137］ 。该研究工作可为含能材料性能
学者们也大量采用差示扫描量热法（DSC）和动态真空 优化和高效应用提供理论支持，并且可为其它活性物
安定性法（DVST）来计算热分解过程的速率常数与表 质（如强氧化剂）的热分解临界激发能量和性能变化机
观活化能 ［124-135］ ，试图通过热效应来反推含能材料颗 理研究提供理论方法与技术支持。
粒群在不同状态下的热分解过程，进而分析感度随粒
5 微纳米含能材料的应用方向及效果
度大小的变化机理。然而，这些研究工作都是假设外
界刺激能量大于、甚至远大于颗粒群的临界激发能量，
微纳米含能材料在体系中作为固体粒子能起到增
从测试结果反推感度变化原因，未直接对颗粒群自身
韧增强的效果 ［138-139］ ，当一定含量微纳米含能材料颗
临界激发能量开展研究，进而直观阐述含能材料颗粒
粒应用于混合炸药、固体推进剂及发射药中后，可与聚
群感度随粒度大小变化的机理。
合物（粘结剂）界面良好结合，形成均匀的物理交联点，
本课题组立足含能材料颗粒群热分解临界激发能
颗粒越小，交联点越多、越致密，进而形成高交联密度
量，借助颗粒在受到电子能激发后会发生热分解变形
的网络结构，使力学性能显著提高，尤其是固体推进剂
（如图 5 所示） ［136］ ，且所需临界电子激发能随尺寸变化
的延伸率，可获得大幅度提升；同时还可降低感度、改
发生变化这一实验现象，提出基于临界电子激发能研
善燃烧/爆炸性能。然而，微纳米含能材料含量也并非
究含能材料感度随粒度大小变化机理。通过研究热分
越高越好，当含量大于一定值后，其很难在体系中均匀
解临界电子激发能的差异，以及颗粒临界电子激发能
分散，导致形成大量的团聚体使物理交联强度大大降
随粒度大小的变化规律，掌握含能材料颗粒群的平均
低，进而引起力学性能急剧下降，甚至导致感度升高、
临界电子激发能，揭示热分解历程变化的机理，进而阐
燃烧/爆炸性能恶化。因此，可通过粒度级配，优化微
纳米含能材料的配比组成，以实现战略与战术武器性
能显著提升。
另外，含能材料（如 HNS、TATB）亚微米及纳米化
后，长脉冲冲击波感度降低、短脉冲冲击波感度提高，
这可应用于新型冲击片起爆器件中，既能提高使用安
全性，又能提高起爆灵敏度和稳定性。微纳米含能材
料还可应用于高精度多点起爆网络中，实现起爆精度、
安全性和灵敏度同时提高。通过结构设计和优化，进
而显著促进战略与战术武器的发展。并且，微纳米化
a. 1 s b. 11 s
处理后可能引起含能材料反应历程的改变，进而可应
用于诸多新的领域。
如在混合炸药方面，学者们以微纳米含能材料（如
RDX、HMX、CL‐20、TATB、LLM‐105 等）为主体炸药，
替代混合炸药配方中的粗颗粒含能材料，制备得到了
混合炸药样品并对其力学性能、感度、热分解特性、能
量输出特性等进行了研究，结果表明当微纳米含能材
料应用后，力学性能提高、撞击感度与长脉冲冲击波感
度降低 ［140-153］ ，能量输出提高 ［153］ ，热分解反应活性增

c. 21 s d. 31 s 强 ［154］ ，同时还表现出对短脉冲冲击波更加敏感的特
性 ［155］ 。通过将超细 HMX 应用于传爆药中，可使传爆
图 5 高 氯 酸 铵（AP）颗 粒 在 电 子 束 作 用 下 发 生 分 解 变 性 的
药的摩擦感度、撞击感度、长脉冲冲击波感度降低 ［156］ ，
SEM 照片 ［137］
Fig. 5 SEM photographs of the decomposition and denatur‐ 能量输出增大 ［157］ 。将超细含能材料应用于起爆药中，
ation of ammonium perchlorate（AP）particles occurring un‐ 可降低起爆能量、提高起爆可靠性 ［158-159］ 。
der electron beam irradiation for various time ［137］ 当微纳米 RDX 用于改性双基推进剂中后，可提高

CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2018 年 第 26 卷 第 12 期 （1061-1073）