摘要:以5，5′-二（三硝基甲基）-3，3′-联（1H，1′H-1，2，4-三唑）（1）为原料，通过N-氨基化反应合成5，5′-二（三硝基甲基）-2，2′-二氨基-3，3′-联-1，2，4-三唑（2），进一步对（2）进行硝化反应，合成了一种新型化合物5，5′-二（三硝基甲基）-2，2′-二硝胺-3，3′-联-1，2，4-三唑（3）。通过红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）、X射线单晶衍射（XRD）、元素分析（EA）对化合物3进行结构表征，并利用同步热分析（TG-DSC）研究其热分解行为，运用等键反应方程计算了化合物3的生成焓，采用EXPLO5预测了其爆轰性能，并通过BAM标准测试方法获得其撞击感度和摩擦感度。结果表明，化合物3·2H₂O的晶体密度为1.937 g·cm^-3（100 K），属单斜晶系，P2₁/n空间群，其起始热分解温度92.6 ℃，生成焓680.5 kJ·mol^-1，爆速8926 m·s^-1，爆压34.1 GPa，比冲257.7 s，撞击感度2 J，摩擦感度36 N。

摘要:立体异构在调控含能分子结构与性能上展现出独特作用，光化学反应因条件温和、构型调控精准，对实现含能分子立体异构转化、拓展其功能化应用具有重要理论与实践价值。以（E）-5，5''''-偶氮四唑钾（E-PZT）为研究对象，通过系统的条件筛选确定了光化学合成其异构体（Z）-5，5''''-偶氮四唑钾（Z-PZT）的最佳条件，采用核磁共振波谱、紫外可见吸收光谱、红外光谱和拉曼光谱对Z-PZT进行结构表征，并测定Z-PZT的室温半衰期为49 min。借助理论计算，对比分析了E-PZT与Z-PZT的前线分子轨道、计算激发能与激发波长，结合计算预测的核磁共振谱图、紫外可见吸收光谱等，验证了光致异构反应相关实验现象与结果，进一步佐证Z-PZT的成功合成。此外通过计算异构化能垒，提出光反应机理为E-PZT被365 nm光激发至S₂激发态，经最低能量交叉低点完成异构化生成Z-PZT，解释了Z-PZT半衰期较短的内在原因是Z-PZT基态能量高于E-PZT，且Z→E热异构化能垒较低，为含能分子的光致异构调控研究提供了可靠的实验与理论支撑。

摘要:为探究氨基与硝基取代基对TYX系列耐热炸药热稳定性的调控机理，本文选取基于双三唑并四嗪骨架的两种新型耐热炸药：全氨基取代的2，7-二氨基双（［1，2，4］三唑并）［1，5-b：1''''，5''''-e］［1，2，4，5］四嗪-5，10-二鎓-3，8-二内盐（TYX-1）与单硝基单氨基取代的2-氨基-7-硝基双（［1，2，4］三唑并）［1，5-b： 1''''，5''''-e］［1，2，4，5］四嗪-5，10-二鎓-3，8-二内盐（TYX-3），综合运用差示扫描量热法（DSC）及热分解动力学方法，系统对比了二者的热分解行为，同时通过热重-红外-质谱联用技术（TG-FTIR-MS），系统分析了二者的热分解过程。结果表明，取代基差异对其热稳定性与分解路径具有决定性影响。TYX-1表现出单一的高温分解过程，峰值温度达477.56 ℃（20 ℃·min^-1加热条件下），其分解机制符合随机二维核生长模型（A2），这与氨基官能团促进形成的层状堆积结构及其诱导的受控二维能量释放路径相一致。相比之下，TYX-3的分解温度显著降低，并呈现多步分解特征：初始阶段遵循二维扩散模型（D2），随后经多反应竞争阶段，最终转变为一维化学反应模型（F1）主导的骨架断裂过程。气态产物分析表明，TYX-1主要分解产物为N₂、CO₂、N₂O和HCN；而TYX-3额外检测到NO、HCNO、NH₂和H₂O，证实硝基作为强氧化性基团诱导了非常规分解路径并促进了母环骨架的氧化裂解。

摘要:为探究含能氧化剂二硝酰胺铵（ADN）在不同含水量和温度条件下的机械感度演变规律，采用联邦材料检验局（BAM）标准试验，并结合兰利-D最优化法，对含水量为0、5%、10%和15%的ADN样品在25，50 ℃和75 ℃下的撞击感度与摩擦感度进行了定量表征。结果表明，随着含水量增加，ADN的撞击感度和摩擦感度均明显降低，但其变化并非简单线性，而表现出一定阶段性特征。25 ℃时，ADN极限撞击能由无水状态的4 J提高至含水量5%时的30 J，当含水量达到10%及以上时超过50 J；最低摩擦荷重则由56 N逐步升高，并在15%含水条件下超过仪器量程上限。进一步分析表明，升高温度会逐步削弱水分带来的钝感效果。在相同含水量条件下，50 ℃和75 ℃时ADN的撞击极限能与摩擦最低荷重整体低于25 ℃，对应的撞击和摩擦发火概率曲线持续向低刺激方向偏移，其中摩擦感度对温度变化更为敏感。分析认为，含水量和温度的作用不仅体现在单一阈值点上，而且会引起整条发火概率曲线及小概率风险边界的系统迁移。

摘要:为降低二硝酰胺铵（ADN）的吸湿性，采用双层包覆策略，通过一锅法，以18-冠醚-6（18C6）为中间层调节ADN的表面能/极性，以端羟基含氟乙烯基聚硅氧烷（HTFVP）为外层提升疏水性，制备了一种双层包覆的高抗吸湿性ADN@18C6@HTFVP复合材料。采用扫描电子显微镜‐能谱（SEM‐EDS）、热重-差示扫描量热法分析（TG‐DSC）、2X射线光电子能谱（XPS）等对ADN、ADN@18C6和ADN@18C6@HTFVP进行表征；通过激光点火测试ADN、ADN@18C6和ADN@18C6@HTFVP的激光响应特性。通过Kissinger和Ozawa方程计算了ADN、ADN@18C6和ADN@18C6@HTFVP的表观分解活化能。结果表明，18C6@HTFVP疏水双层结构均匀包覆于ADN表面，ADN@18C6@HTFVP的热分解温度由ADN的181.46 ℃提升至183.79 ℃，撞感由8 J提升至16 J，摩感由80 N提升至140 N。在25 ℃、55% RH、72 h条件下，ADN@18C6@HTFVP的吸湿率为0.38%，较ADN（7%）降低了94.6%。Kissinger和Ozawa两种方法计算所得ADN@18C6@HTFVP的分解活化能较ADN分别降低了18.48 kJֹ·mol^-1和17.53 kJֹ·mol^-1。采用1064 nm近红外激光进行点火试验，延滞时间为0.437 s时ADN@18C6@HTFVP被点燃，0.580 s时火焰强度达到峰值，表明具有光热转换特性的HTFVP用于包覆ADN时，样品呈现较好的激光响应。

摘要:为揭示“电-化耦合爆炸”的能量沉积机理，本文搭建了电-化耦合爆炸实验平台，系统研究了金属丝直径（0.1~0.4 mm）与初始充电电压（25~40 kV）对铝丝电爆炸驱动环四亚甲基四硝胺（HMX，奥克托今）起爆过程的影响规律。结果表明，“电-化耦合爆炸”包含金属丝汽化与等离子体膨胀、HMX点火、HMX爆炸和爆轰产物导电通道瓦解4个特征阶段。通过定义HMX爆炸阶段能量占比（η_Ⅲ）和功率峰值比（γ），建立了判别机理转变的定量判据体系：当η_Ⅲ>90%且γ>0.5时系统处于HMX主导的“电-化耦合爆炸”模式；η_Ⅲ降至70%~80%、γ<0.2时转入铝丝主导的“电爆炸”模式；η_Ⅲ≈0、γ≈0且电流振荡消失时进入电阻主导的“电容瞬时放电”模式。铝丝直径通过控制“有效汽化电离质量分数”主导能量沉积机理的根本转变：直径从0.1 mm增至0.4 mm，系统释能机制依次经历上述3种模式的转变。初始充电电压通过“功率密度增强机制”调控耦合爆炸的强度与效率：电压从25 kV升至40 kV，第一功率峰值增大3.2倍、点火延迟缩短62%、HMX爆炸阶段沉积能量增大3.0倍、总沉积能量增大3.3倍。研究表明，减小铝丝直径的同时提高初始充电电压可增强“电-化耦合爆炸”效率，建立的定量判据体系与协同调控规律为电-化耦合爆炸技术的参数优化与精准控制提供了关键科学依据。

摘要:为探索复合固体推进剂药浆混合新工艺，解决静态混合器混合丁羟推进剂双组份药浆工艺安全性评估问题，以85%固含量的低燃速丁羟推进剂为对象，采用BAM撞击和摩擦感度试验确定黏合剂药浆、固化剂药浆、及其混合药浆的极限撞击能和极限摩擦荷重；通过药浆在管路输送及静态混合器混合过程中的受力分析和计算，对比药浆承受的驱动压力、摩擦力和药浆的极限冲击压力、极限摩擦荷重进行对比，获得安全性评估结果。结果表明：25 ℃时，固化剂药浆、黏合剂药浆及混合药浆可承受的极限冲击压力分别为363，363 MPa与325 MPa。固化剂药浆、黏合剂药浆及混合药浆可承受的极限摩擦荷重分别为128，168 N与144 N。当药浆入口压力0.4~0.5 MPa、温度25~45 ℃时，黏合剂药浆与固化剂药浆在管路输送时承受的最大驱动压力分别为 0.024 MPa，0.046 MPa，承受的最大摩擦力分别为6.11 N和17.10 N；混合药浆在静态混合器中承受的最大驱动压力为0.44 MPa，承受的最大摩擦力为77.88 N。黏合剂和固化剂药浆在管路输送过程中安全可靠，且裕度较大；混合药浆在静态混合器混合过程中具有较好的安全性，并具一定的裕度。

摘要:为了探究高氯酸铵（AP）与奥克托今（HMX）质量比对硝酸酯增塑聚醚（NEPE）推进剂燃烧性能的影响机制，本研究采用水下声发射法、微热电偶、同轴数字全息、凝聚相产物收集法等多种手段，系统研究了AP/HMX质量比（13/50~19/44）对NEPE推进剂燃速、燃烧波结构、凝聚相产物特性的影响规律。结果表明，随AP/HMX质量比增加，推进剂燃速由11.4 mm·s^-1增至12.3 mm·s^-1，爆热由6820 kJ·kg^-1提升至7107 kJ·kg^-1，凝相预热区厚度由317.3 μm减小至183.6 μm，燃面温度由336 ℃升高至494 ℃，气相火焰区最高温度由2934 ℃增至3017 ℃，铝凝团中值粒径由275.86 μm减小至209.77 μm，凝聚相产物活性铝含量由2.55%降至0.86%。可通过改变AP/HMX质量比，利用热力学与动力学协同作用调控NEPE推进剂燃烧性能。

摘要:为了揭示聚氨酯交联含能复合材料药浆固化反应特性，本文基于HTPB/IPDI含能复合材料药浆固化过程中特征官能团红外光谱特性、ATR-FTIR光谱工作原理推导了HTPB/IPDI固化反应动力学方程；在45，50，55，60 ℃和65 ℃下获得了HTPB/IPDI含能复合材料药浆固化反应过程中特征基团演化规律，利用推导方程构建了HTPB/IPDI含能复合材料药浆固化反应动力学曲线，获得了HTPB/IPDI含能复合材料药浆固化反应表观活化能。结果表明，HTPB/IPDI含能复合材料药浆固化反应过程呈两阶段特征，第一阶段对应于药浆凝胶前反应过程，其表观活化能E_a1为69.83±5.54 kJ·mol^-1，第二阶段对应于药浆凝胶后固化反应过程，其表观活化能E_a2为71.31±4.45 kJ·mol^-1。HTPB/IPDI含能复合材料药浆固化反应表观活化能显著高于HTPB/IPDI均相混合体系。

摘要:为了探索芳族化合物对CMDB推进剂燃烧性能的影响，使用2，2''''-（丙烷-1，1-二亚基）双（4-叔丁基苯酚）（2，2''''-（propane-1，1-diyl）bis（4-（tert-butyl）phenol），PDBP）作燃速调节剂制备了HMX-CMDB推进剂，并使用靶线法对不同PDBP含量的HMX-CMDB推进剂燃烧性能进行了研究，结果表明：随着PDBP含量增加，HMX-CMDB推进剂燃速和压强指数显著下降。含7%PDBP的HMX-CMDB推进剂在16 MPa下燃速降低至8.55 mm·s^-1，压强指数降低至0.217。相较传统降速剂蔗糖八醋酸酯（SOA），含等质量PDBP的HMX-CMDB在低压区（8~10 MPa）的燃速基本保持不变，在高压区（12~16 MPa）的燃速进一步降低，压强指数更低。此外，1%的PDBP替代SOA后，HMX-CMDB的爆热仅降低20 kJ·kg^-1。通过化学结构分析，PDBP的降速作用机理为：分子热分解后形成质子与具有共轭π键结构的稳定自由基分子，活泼的质子能够与HMX-CMDB推进剂中含能分子分解出的活性自由基反应形成稳定结构，减缓自由基的自催化速率，达到降低燃速的作用。

摘要:为了实现硝酸羟铵基推进剂组分含量的一步式测定，解决现有测试方法流程复杂、分析周期长等问题，采用分子光谱多元校正技术，对硝酸羟铵基推进剂的分析方法进行了研究。通过采集硝酸羟铵基推进剂配制样品的近红外光谱，应用偏最小二乘法，选择最佳光谱预处理方法、最佳谱区、主成分数、剔除异常值，针对硝酸羟铵基推进剂中的4种主要组分，硝酸羟铵、硝酸盐A、助剂B及助剂C，建立了各自的近红外定量分析模型。所建模型效果均较好，校正集相关系数（RC）均在0.997以上，验证集相关系数（RP）均在0.990以上，校正标准误差（SEC）均在0.06以下，验证标准误差（SEP）均在0.09以下，且SEP/SEC均小于2。结果表明，近红外法（NIR）与手工滴定及气相色谱法具有较好的一致性，对于4种组分的测试结果偏差均小于0.10%。近红外法的测试精密度也较高，对硝酸羟铵及硝酸盐A的重复测试结果标准偏差均小于0.10%，对助剂B及助剂C的重复测试结果标准偏差均小于0.03%。所建立的定量分析模型及方法可对硝酸羟铵基推进剂进行简便、快速的一步式组分含量测定。

摘要:高能量密度与低机械感度之间的矛盾是含能材料领域的核心难题。以RDX、HMX、CL-20为代表的传统硝胺类化合物虽大幅提升了能量水平，但始终面临这一矛盾。为探索突破传统性能权衡的新路径，研究者提出了以刚性平面稠环骨架为核心的富氮稠环策略。本文系统梳理了该领域从一元稠环体系（唑类、嗪类、1，2，5-噁二唑）设计到二元体系集成设计的发展脉络，阐述了标志性分子的设计思路、合成方法学从氧化硝化到可控重排反应的突破，以及氢键网络与π-π堆积等相互作用对性能的调控机制，展现了研究范式从“经验试错”向“理性设计”与“功能定制”的演进。最后，针对制约工程应用的合成瓶颈，提出未来突破需从设计、制备与应用三个层面协同推进：发展兼顾性能与合成可行性的设计方法，推广合成路径安全的制备技术，拓展稠环含能材料的应用领域，推动分子设计走向实际应用，为下一代高性能含能材料提供支撑。