摘要:为了实现五唑前驱体3，5-二甲基-4-羟苯基五唑（HPP）的规模化生产，最终实现五唑阴离子基含能材料的工程化应用，在现有实验室级别合成方法的基础上，利用10 L和100 L中试合成设备，对HPP的中试放大合成工艺进行了研究。分别研究了3，5-二甲基-4-羟基苯胺盐酸盐（DAC）纯度、亚硝酸钠和叠氮化钠水溶液滴加速度以及投料量对HPP产量或产出比的影响。结果表明，在一定范围内，亚硝酸钠水溶液和叠氮化钠水溶液滴加总时间增加，HPP的产量也随之增加，到达一定值后，继续增加滴加时间并不会增加HPP产量；DAC的纯度对HPP的产量有较大影响，纯度越高，副反应越少，产量越高；另外，随着合成规模扩大，HPP产量增加，但是产出比却下降。投料量达到6 kg时，批量产出可达11.5 kg，但产出比低至1.91。

摘要:为了合成高纯3，5-二氨基-2，4，6-三硝基氯苯（DATNCB），分别以1，3，5-三氯-2，4，6-三硝基苯（TCTNB）或苦味酸（2）为原料，对DATNCB的合成进行了路径筛选及工艺优化研究。采用红外光谱、核磁共振、质谱分析对产物进行了结构表征；通过差示扫描量热仪和热失重分析仪研究了DATNCB的热分解及热失重历程；采用高效液相色谱对DATNCB进行了纯度分析。结果表明：以苦味酸为原料，经间接芳香亲核取代（VNS）氨基化再氯代是大量合成高纯DATNCB的适宜路线，总收率为39.2%；当VNS氨基化温度为90 ℃，后处理pH值为3时，3，5-二氨基-2，4，6-三硝基苯酚（3）的收率最高为74.8%；以三氯氧磷/N，N-二甲基苯胺为氯代试剂，反应温度为80 ℃，反应时间为10 h时，DATNCB的收率最高为52.4%；DATNCB的熔融温度为224.0 ℃，在179.7~270.9 ℃范围内存在1个失重阶段，失重率为91.6%，峰值分解温度为256.1 ℃；未经进一步纯化时DATNCB的纯度即达到97.09%，经乙酸乙酯/石油醚重结晶纯化后纯度达到99.8%。

摘要:为改善1，1′-二羟基-5，5′-联四唑二羟胺盐（TKX-50）与硝化棉（NC）的相容性，采用1%、2%和3%浓度的硅烷偶联剂（KH550）乙醇溶液对TKX-50进行包覆，得到3种TKX-50/KH550复合材料TK1、TK2和TK3。采用扫描电镜、红外光谱仪和差示扫描量热仪研究了复合材料的形貌结构及热安定性能；采用绝热加速量热仪和差示扫描量热仪研究了TKX-50/KH550复合材料与硝化棉（NC）之间的相容性。结果表明，与原料TKX-50（138.86 kJ·mol^-1）相比，TKX-50/KH550复合材料的热分解表观活化能分别增加了190.03、195.82、194.42 kJ·mol^-1，TKX-50的热稳定性得到了提高；在绝热环境下，较TKX-50与NC混合体系，3种TKX-50/KH550复合材料与NC混合体系的初始热分解温度分别提高了14.93、18.18和17.90 ℃；相比TKX-50，TKX-50/KH550复合材料与NC的相容性等级从3级提升到2级，改善了TKX-50与NC的相容性。

摘要:在液体燃料中添加高能固体硼粉是提高燃料能量密度的一种有效途径，但未经修饰的硼粉会急剧加大液体燃料体系的表观黏度，因而提高硼粉添加量的同时防止表观黏度的急剧增大，是当前固液复合燃料亟需解决的问题。为此，研究采用4种有机硅烷（丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷）对硼粉进行表面修饰，并通过扫描电镜（SEM）、接触角测定、X射线衍射（XRD）、动态激光散射（DLS）粒径分析、热重（TG）等对其进行了表征，研究了有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料的流变性能，考察了温度对有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料流变性能的影响。结果表明：有机硅烷修饰可去除硼粉表面的硼酸，硼粉表面特性从亲水性转变为疏水性；修饰硼中有机硅烷的含量低于1.5%，对硼粉热值影响不大；有机硅烷修饰硼添加到JP-10燃料中，当硼含量高达50%时，在25 ℃、剪切速率为100 s^-1的条件下，表观黏度低于0.3 Pa·s，具有良好的流动性。在其它条件相同的情况下，复合燃料表观黏度大小与有机硅烷侧链烷基长短有关：丙基>辛基≈十二烷基≈十六烷基。有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料具有剪切变稀的特性，表观黏度与剪切速率之间的定量关系符合幂律型方程。温度对有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料的表观黏度有显著影响，两者的定量关系符合阿伦尼乌斯方程，且剪切活化能随有机硅烷侧链烷基长度的增加而增大。

摘要:为了研究镀镍石墨烯的红外消光性能，探索消光较佳的工艺条件，采用氧化还原和化学镀的方法制备了镀镍石墨烯，通过正交试验设计，以红外衰减率为评价指标，分析了各因素对镀镍石墨烯消光性能的影响，确定了红外消光较佳的工艺条件。利用烟幕箱试验，测试了镀镍石墨烯的红外透过率。基于“Lambert-Beer”定律，通过线性拟合计算了镀镍石墨烯的平均质量消光系数，并与镀前进行了对比分析。结果表明：红外消光较佳的镀镍石墨烯的制备工艺参数为：六水合硫酸镍的浓度为20 g·L^-1，次磷酸钠的浓度为24 g·L^-1，柠檬酸钠的浓度为10 g·L^-1，施镀温度为65 ℃。该条件下制备的镀镍石墨烯在中远红外波段均表现出非常好的红外消光能力。对于3~5 μm和8~14 μm红外波段，镀镍石墨烯的平均质量消光系数分别为2.38 m²·g^-1和2.19 m²·g^-1。与改性前的石墨烯相比，镀镍石墨烯在中远红外波段的平均质量消光系数分别提高了30%和35%，具有更广阔的应用前景。

摘要:为获得发射药能量释放渐增性及其多维度调节控制方法，根据内弹道学原理，提出预制刻槽增面燃烧发射药，建立了其燃烧过程的物理、数学模型，推导了气体生成猛度-已燃质量分数（Г-Ψ）关系，论述了其能量释放渐增性及多维度调节控制原理，提出了预制刻槽发射药的工艺实现方法。设计了一种中心开孔式预制刻槽发射药结构，制备了不同刻槽数、不同长径比的发射药试样。采用密闭爆发器试验对其燃烧性能进行测试与表征，并与七孔发射药、七孔包覆药进行对比分析。试验结果表明：制备的预制刻槽发射药具有理论设计的燃烧渐增性，对比七孔发射药其动态活度增量ΔL值提高了2倍，最大动态活度与起始动态活度的比值L_m/L₀提高了24.4%，最大动态活度对应的相对压力值B_m增加了32.4%，燃烧渐增性优于七孔发射药，可以达到七孔包覆药的渐增效果。

摘要:含能化合物的设计效率决取于多方面因素，如筛选空间中潜在高性能样本的占比和关键性能的准确预测方法。本研究提出预筛选分子骨架提升虚拟筛选空间整体性能的方案，并将高通量计算与深度学习相结合用于含能化合物设计。研究发现，含能分子的晶体密度与其骨架密度之间存在中度的正相关性，通过预筛选高密度分子骨架可以有效提升虚拟筛选空间的整体密度。研究基于晶体学数据库CCDC提供的含能晶体密度数据集，采用深度学习方法获得含能晶体的密度预测模型，具有可靠的精度和泛化性。在此基础上，以稠环类含能化合物为研究对象，通过骨架预筛选获得高密度的稠环分子骨架，从而通过分子片段组装获得由潜在的高密度分子组成的虚拟筛选空间。研究采用量子化学计算和爆轰产物状态方程等方法实现了生成焓、爆轰性能和化学稳定性的预测，从而由性能排序筛选出能量水平优于RDX，稳定性优于TNT的新型含能分子6个。研究表明，分子骨架预筛选可以有效提升虚拟筛选空间的总体性能，在此基础上借助高通量计算与深度学习可实现含能分子的高效设计。

摘要:高能五唑离子盐的合成是含能材料领域的研究热点，五唑阴离子的制备是合成高能五唑离子盐的关键步骤。为了拓宽五唑阴离子的来源，寻求稳定性更好，性能更优的五唑阴离子前体，采用密度泛函理论计算研究了3-五唑基吡啶及其衍生物的桥连C—N键和五唑环的稳定性。结果表明：除—OH、—OMe、—N（Me）₂对位取代物外，3-五唑基吡啶及其—NO₂、—CN、—NF₂对位取代，—NO₂、—CN、—NF₂、—OH、—OMe、—N（Me）₂间位取代，—NO₂、—CN、—NF₂、—OH、—OMe、—N（Me）₂对位和间位双取代物的桥连C—N键断裂所需的能量E_a1均小于苯基五唑，说明这些化合物比苯基五唑更易于得到五唑阴离子。—OMe、—N（Me）₂对位取代，—OMe、—N（Me）₂间位和对位双取代物的五唑环破裂的能垒E_a2与苯基五唑相当，说明这些化合物的五唑环具有较好的稳定性。—N（Me）₂间位取代物的E_a1和E_a2的差值ΔE最小，说明该化合物在切断桥连C—N键获得N₅ˉ离子过程中，最易维持五唑环的稳定。相比于苯基五唑，—N（Me）₂间位取代和双取代的3-五唑基吡啶具有较低的ΔE_a1、较高的ΔE_a2和较低的ΔE，说明其具有替代苯基五唑作为五唑阴离子前体的潜力。

摘要:为了研究温度加载下含能材料的基础物性与分子间相互作用机制，基于准简谐近似，采用色散修正的密度泛函理论研究有限温度下FOX-7的晶体结构和热力学性质。通过引入零点能和温度效应修正可以显著提高实验温度下晶格参数的准确性，计算的晶格参数与实验值的误差在1%以内，在0~500 K温度范围内，FOX-7晶胞体积随温度的变化与现有实验值相比较为合理，其误差主要源自声子间相互作用的缺失。进一步，计算了不同条件下的热容、熵以及体积模量等基础热力学参数。结果表明：FOX-7的晶格参数和热膨胀系数均表现出强烈的各向异性，尤其是分子层间方向的膨胀率远高于分子层内方向。当温度达到200 K后，由硝基旋转引起的分子间相互作用变化使得晶体的热膨胀系数开始收缩，进而可能诱发FOX-7潜在的结构相变。绝热条件下的体模量与实验测量值符合较为合理，且体模量随温度的演化反映了FOX-7在有限温度下的软化行为。随着温度的升高，计算的热容和熵均逐渐增大，且等容和等压条件下的热容和熵受非谐作用影响表现出明显的数值差异。

摘要:为探究磁场对预混气体爆炸特征的影响及机理，以乙烯为例，通过自行研制的实验系统研究磁场对预混乙烯/空气爆炸压力、火焰传播速度等爆炸特征的影响，利用Chemkin-Pro模拟了乙烯爆炸链式反应过程，研究了乙烯爆炸链式反应的关键自由基，理论计算了磁场对自由基粒子的作用力，探讨了磁场影响预混气体爆炸的自由基机理。结果表明，在最大磁场强度3300 Gs作用下，6.5%乙烯最大爆炸压力降低18.18%、爆炸压力上升速率降低17.33%，沿着火焰传播方向，磁场对乙烯爆炸火焰传播速度呈现先促进后抑制的效应，抑制效果大于促进效果，总体呈现抑制效应。乙烯爆炸过程中的关键自由基为·H、·O、·CH₂。自由基在磁场作用下的受力与自由基的磁化强度成正比，乙烯爆炸关键自由基的磁化强度各不相同，在磁场作用下，自由基出现分层现象，减少了不同自由基之间的碰撞，降低基元反应速率，从而抑制乙烯爆炸。

摘要:为研究弱载荷作用下炸药起裂、裂缝扩展过程，分析加载条件对缝隙扩展的影响规律，研究基于钝感炸药的三点弯曲试验，采用考虑了材料的拉压异性、应变率效应，以及损伤失效的本构模型，开展了炸药起裂和裂缝演化过程的数值模拟研究，拟合了主要的计算参数，计算结果与试验数据符合较好，校验了计算模型及其适用性；数值模拟获得了炸药样品中裂缝产生和扩展过程的典型特征图像，分析了加载速率和加载位置对炸药裂缝扩展演化规律的影响。研究表明，初始裂缝尺寸越大，起裂越早；随着加载速率增大，起裂荷载也增大，反映了炸药样品的应变率效应；加载位置偏离初始裂缝位置时，对于不同加载速率情况，样品中的裂缝扩展演化路径差异很大，存在4种破坏模式。

摘要:为了评估某类枪弹底火的输出特性，针对底火输出火焰温度难以测量的特点，提出了在开放式爆发器内进行枪弹底火击发实验，并利用高速中波红外热像仪捕获底火击发全过程。利用落锤仪赋予枪弹底火相应的初始击发能量，同时触发红外热像仪采集火焰信息。对常温（25 ℃）、高温（50 ℃）、低温（-49 ℃）3种工况的枪弹底火实验数据和红外图像进行处理，结果表明：此类枪弹底火的输出火焰温度最高可达1204 ℃，火焰持续时间为3~4 ms；火焰随时间的变化过程可分为击发、扩散、成型、消散4个阶段，成型火焰的焰头和焰尾为高温区域。结合公式计算和软件校正，实验测量误差不超过6.6%，证明了该方法的可靠性，为评估枪弹底火的输出能量特性提供了新思路。

摘要:研究采用μ-CT对单轴压缩过程中的三氨基三硝基苯（TATB）基高聚物黏结炸药（Polymer Bonded Explosives， PBX）试件进行了原位扫描，获得了不同载荷下试件的三维数字体图像；采用基于反向组合高斯-牛顿配准算法（Inverse Compositional Gauss-Newton， IC-GN）的局部数字体图像（Digital Volume Correlation， DVC）方法分析了试件加载前后的2组数字体图像，获得了试件内部具有亚体素精度的三维位移场和应变场；基于获得的应变场根据胡克定律弹性本构关系，重建试件内部的三维应力场。研究结果表明，基于μ-CT和DVC结合的内部变形测量技术能够直观地揭示试件内部应变局部化区域的产生，并识别亚体素微裂纹在样品中的位置。

摘要:为研究典型高聚物黏结炸药（PBX）在温度影响下剪切带和脆韧转换行为的关系，结合DIC数字图像技术，测试PBX在323~363 K下的剪切带参数，对剪切带演变规律与破坏模式进行深入分析。基于裂纹滑移理论模型，分析温度效应下PBX的脆韧转换机制，得到翼裂纹失稳扩展和塑性滑移区的判定条件。结果表明：在323~363 K下，PBX的剪切带宽度变化取决于剪胀和剪缩的竞争机制，其主要机制有4类：Ⅰ：剪胀与剪缩达到平衡；Ⅱ：剪缩占优；Ⅲ：剪胀占优；Ⅳ：剪胀间歇性占优。结合Griffith能量释放原理，发现试件的剪切强度、粘聚力、断裂韧度是脆韧转换的控制因素，并以此为基础，进一步获得了PBX脆韧转换的判定依据：当满足翼裂纹失稳的条件时，宏观破坏模式趋于劈裂破坏；当满足塑性滑移区的临界生成条件时，多个滑移区相互连接形成塑性滑移面，宏观破坏模式以剪切裂纹滑移的韧性断裂为主导。