摘要:

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摘要:针对硝酸羟胺（HAN）水溶液的强酸性与氧化性，设计合成了3种山梨醇缩醛类小分子凝胶剂（D₁、D₂、D₃），并成功实现了HAN水溶液的快速凝胶化，系统研究了3种凝胶剂的成胶能力、HAN凝胶推进剂的流变学及热力学特性。结果表明，3种凝胶剂在酸性环境中结构稳定，通过氢键、π-π堆积、卤键作用等非共价作用协同构筑三维网络，仅1.0%的添加量即可使70% HAN水溶液在90~120 s内完成凝胶化。流变学测试显示，3种HAN凝胶推进剂均具备显著的剪切变稀特性，高剪切速率下的黏度（η₁₀₀₀=95.9 mPa‧s）接近纯HAN溶液；触变恢复率高达87.5%；临界应变为23.7%，显示出优异的机械稳定性。热力学分析表明，凝胶-溶胶转变温度介于55~75 ℃；在-25 ℃下存储30 min无晶体析出或液相渗出，表现出适宜的相变可逆性与低温稳定性。此外，凝胶剂降低了HAN水溶液冰点（<-25 ℃），并且能促进HAN热分解释能，使其热分解峰温前移26.7 ℃，分解焓提升至526.3 J‧g^-1。该研究为强酸性与氧化性的高能液体推进剂凝胶化提供了新的小分子凝胶剂材料。

摘要:为解决水介质环境中含能薄膜在点火过程中存在的强冷却效应导致反应热快速耗散、燃烧难以维持及能量释放不稳定等问题，以实现可控点火与稳定燃烧，采用溶液共混-冷冻干燥法制备了不同钛（Ti）含量的钛/聚偏氟乙烯（Ti/PVDF）复合含能薄膜，并对其结构组成、润湿性、热行为及空气/水下点火燃烧特性进行了研究。结果表明，Ti颗粒能够有效复合于PVDF基体中，复合薄膜保留了金属Ti的晶体结构和PVDF的典型含氟聚合物结构，为Ti与含氟分解产物之间的放热反应提供了结构基础。与空气环境相比，水介质的快速传热和强冷却作用显著提高了Ti/PVDF复合薄膜的点火难度，并对其燃烧传播和能量释放过程产生明显影响。Ti含量较低时，体系放热不足以补偿水介质造成的热损失，样品难以实现有效点火；随着Ti含量增加，体系表观放热量逐步提高，水下点火和持续反应能力明显增强，但与此同时，PVDF的连续成膜和包覆作用减弱，薄膜疏水性下降，使水介质与反应区域的接触及冷却作用进一步增强。在两者共同作用下，Ti含量为50%的样品燃烧持续性较好，Ti含量为60%和70%的样品反应更迅速，并伴随明显气泡生成和水面扰动。综合来看，Ti含量为50%的复合薄膜更适用于持续稳定燃烧需求，Ti含量为60%的复合薄膜更适用于快速能量释放场景。

摘要:为综合评价含能增塑剂/黏结剂复合体系的热安全性，采用差示扫描量热（DSC）技术，结合慢速烤燃、5 s爆发点实验及自加速分解温度（SADT）计算，系统研究了N-丁基硝氧乙基硝胺（BuNENA）、3，3-二叠氮甲基氧丁环与四氢呋喃共聚物（PBT）及BuNENA/PBT（1∶1）体系的热分解行为、动力学特征与热安全特性。结果表明，BuNENA主要在180~240 ℃集中放热分解，PBT放热区间为220~300 ℃；复合后低温放热强度降低，主放热区向高温迁移，说明PBT可抑制BuNENA低温集中释能。动力学分析显示，BuNENA/PBT在较宽转化率范围内具有较高且稳定的表观活化能，热分解能垒提高。慢速烤燃实验中，复合体系起始反应温度相对于BuNENA由151.6 ℃升至162.5 ℃；5 s爆发点中结果由261.5 ℃ 升至290.2 ℃；以25 kg单包装规格作为热安全性评价条件时，BuNENA/PBT复合体系的不可逆自热温度T_NR和自加速分解温度T_SADT分别为134.7 ℃和128.1 ℃，较BuNENA分别提高11.2 ℃和22.6 ℃。PBT与BuNENA复合后可有效降低较低温阶段集中放热倾向，提高体系在慢速升温、短时热刺激及储存热环境下的安全裕度。

摘要:高聚物粘结炸药（PBX）内部残余应力场的精确表征是评估其结构完整性与服役安全性的关键，但传统反演方法难以高效、高精度地重构其内部残余应力分布。以ϕ110×120 mm的TATB基PBX药柱为对象，提出一种融合分布式光纤传感与物理信息神经网络（PINNs）的残余应力反演方法。利用光频域反射（OFDR）技术实时采集残余应力剥层测试过程中的应变释放数据，构建以高斯温度场参数为中间变量的PINNs反演模型，并将静力平衡方程、边界条件等物理约束嵌入损失函数，实现从有限表面应变到内部应力场的高效映射。结果表明，模型决定系数达0.954，反演结果严格满足固体力学基本约束。相比于传统有限元优化反演方法，PINNs模型在完成离线训练后，单次反演推理仅需约5 min。重构的内部应力场呈现典型的“内拉外压”分布特征，芯部最大拉应力达1.03 MPa，侧面中部最大压应力达-0.77 MPa，分布规律与PBX热压成型冷却过程中因不均匀收缩产生残余应力的机理一致。

摘要:为揭示高压水射流销毁失效推进剂过程中金属铝的反应活性及热安全风险，本文基于ReaxFF反应力场，运用分子动力学（Molecular Dynamics， MD）方法模拟了150~400 m·s⁻¹水分子冲击纳米铝团簇的微观过程， 分析了体系温升、能量演化、团簇结构变化及反应产物生成规律研究。结果表明，冲击速度是诱发铝水反应的关键：随冲击速度提升，体系峰值温度从2563 K显著升高。在物理结构层面，冲击载荷有效克服了铝原子间的金属键合能，在约5 ps时刻，铝团簇的径向分布函数峰值与平均配位数同步骤降，证实体系由初始致密堆积向高度弥散态发生瞬时转变；在化学演化层面，这种结构失稳消除了传质阻力，加速了水分子的化学吸附与离解，生成了Al─H活性中间体及H₂、H₃O⁺等产物。大规模体系模拟进一步表明，在充足水分子供给条件下，冲击载荷、结构弥散与化学放热之间表现出明显的热-力-化学耦合特征，促进了H₃O⁺等含氢产物的快速生成。研究可为退役含铝固体推进剂水射流无害化处理工艺优化、现场热安全风险预判提供原子尺度动力学理论支撑。

摘要:为实现对低温低压环境下典型炸药爆炸冲击波参数的准确预测，利用量纲分析理论结合AUTODYN有限元软件数值仿真，获取了不同低温低压下各类典型炸药爆炸冲击波参数的完整数据集。采用随机森林回归算法构建了炸药爆炸冲击波参数的机器学习预测模型，并对比分析了预测精度，通过SHAP值理论对各特征量的影响权重进行了量化分析。结果表明，建立的爆炸冲击波参数机器学习预测模型只需输入炸药和空气的相关物性参数，即可较准确地预测常温常压、单一低温、单一低压和低温低压耦合的高海拔等多种环境下典型炸药的超压峰值、比冲量、到达时间和正压作用时间等爆炸冲击波参数，避免了通过TNT当量因子换算带来的误差。模型预测的平均相对误差小于15%，具有较好的预测精度和泛化能力。相较于多方指数与绝热指数，无量纲距离对炸药爆炸冲击波参数的影响最为显著。高海拔环境中，大气压力的降低导致超压峰值和比冲量的下降，到达时间的缩短，正压作用时间的延长。环境温度的降低则对比冲量有增强作用，延长了到达时间和正压作用时间，对超压峰值影响微弱。

摘要:为快速标定DNAN基炸药Lee-Tarver三项式点火增长模型的参数，建立了以HMX为主发药、DNAN/RDX含铝炸药为被发药的隔板试验仿真模型，研究了模型参数对炸药冲击起爆响应的影响规律。依据炸药爆轰临界隔板厚度处的响应特性，将点火增长模型15项参数分为系数参数、指数参数和阈值参数三类，通过分类调整获得了各参数与炸药反应速率的定量关系，并完成了参数敏感性分析。结果表明：DNAN基炸药完全爆轰的临界隔板厚度为7.5~8.0 mm，低速爆轰临界厚度为25.0~25.5 mm；参数I、G₁、G₂、F_igmax、F_GRmax与炸药反应速率呈正相关关系，参数y，e、g、z、a、F_GRmin与炸药反应速率呈负相关关系；参数G₁、y、a、F_GRmax为影响反应度的关键敏感参数。研究结果可为Lee-Tarver三项式点火增长模型的快速标定提供参数调整依据。

摘要:熔铸载体炸药是熔铸炸药体系中不可或缺的低熔点组分，其性能直接决定熔铸炸药的工程应用效果。针对传统熔铸载体炸药2，4，6-三硝基甲苯（TNT）应用存在的固有局限，含能低共熔物凭借热化学性质、安全性和能量性能可调控的优势，成为了当前含能材料领域的研究热点。本文系统阐述了含能低共熔物T-X相图、H-X相图的构建方法，梳理了利用相图获取最低共熔物组成配比、低共熔温度及相态分布特征的技术路径，分类总结了1，3，3-三硝基氮杂环丁烷（TNAZ）、3，4‐二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）、1-甲基-3，4，5-三硝基吡唑（MTNP）等系列典型含能低共熔物的最新研究成果。结合目前领域内的研究现状，对含能低共熔物后续研发重点与应用前景进行展望，可为新型低感高能熔铸载体炸药的设计与配方优化提供参考。

摘要:近红外光谱技术（NIRS）作为一种高效的过程分析技术，在含能材料领域具有重要应用价值。面向含能材料在复杂生产环境下的组分分析与状态监测需求，系统总结了近五年来近红外光谱技术在该领域的研究进展，特别是其在发射药、推进剂和炸药组分含量检测方面的研究成果，并进一步梳理了该技术在关键性能参数预测、稳定性评估以及工艺过程监测中的应用成效。聚焦该技术在实际应用中面临的主要挑战，从分析方法创新、多技术融合及标准化光谱库建设等角度讨论了其未来发展方向，为该技术的持续深入研究与工程化应用提供有益参考。