新型含能材料的研究进展

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含氮类含能材料研究报告进展

含氮类含能材料研究报告进展

高氮含能材料简述姓名:罗春平学号:113103000299摘要:含氮含能材料作为一种新型含能材料已受到各国的广泛重视。

四嚓、四哇和吠咱等高氮含能化合物分子结构中含有大量N-N,C- N, N =N和C=N键,因而具有很高的生成焓,这是其化学潜能的主要来源川[1]。

四臻、四哩和吠咱等高氮化合物由于氮、氧原子的电负性较高,这些氮杂芳环体系一般都能形成类苯结构的大π键,具有钝感、热稳定的性质。

实验证明,多数高氮化合物对静电、摩擦和撞击钝感[2]。

高氮化合物的高氮、低碳氢含量使其更容易达到氧平衡,也使其密度较高。

综上所述,四嗓、四哇和吠咱等高氮化合物具备作为新型含能材料使用的潜力[3]。

关键词:含氮材料、含能材料、高氮化合物、生成焓、炸药引言:含能材料的发展大致经历了四个重要时期:20 世纪初,以TNT 为代表材料的广泛应用;20 世纪30 年代,以追求高能量为主的材料,如RDX、HMX 的应用;20 世纪60 年代,以追求安全性能为主的材料,如钝感炸药TATB 的应用;20 世纪80 年代至今,以实验和理论相结合,寻找新型高能钝<低)感炸药的新阶段炸药的能量和安全性能是对立的,为了满足能量和安全性的双重要求,高氮化合物以其优异的理化性能进入了化学家们的研究视线[4]。

高氮含能化合物是近年来发展起来的一类具有良好应用前景的新型含能材料,它具有高正生成热、高热稳定性的特点。

作为新型的含能材料,高氮含能化合物主要应用于高能钝感炸药、小型推进系统固体燃料、无烟烟火剂、气体发生剂、无焰低温灭火剂。

Los AIamos 国家实验室的Hiskey 研究小组[1]对高氮化合物的合成以及应用进行了大量的研究。

在理论工作方面,德国慕尼黑的Ludwig-MaximiIian 大学的KIapitke 研究小组,国内南京理工大学肖鹤鸣等[5]人对五元环的四唑类高氮化合物进行了大量的理论计算研究,四川大学的田安民研究小组在氮原子簇合物[6]和三均三嗪类衍生物方面也开展了很多理论研究工作。

新型含能材料及其推进剂的研究进展

新型含能材料及其推进剂的研究进展

新型含能材料及其推进剂的研究进展摘要本文研究了新型含能材料及其推进剂的研究进展,主要重点是研究新型含能材料的物理性能和推进剂性能。

通过实验研究,发现新型含能材料的发射功率和发射速度明显优于传统含能材料。

此外,对新型含能材料的性能变化进行了相应分析,以帮助提高推进剂性能。

总而言之,本文研究了新型含能材料及其推进剂的研究进展,并提出了一些改进建议。

关键词含能材料;推进剂;发射功率;发射速度;性能分析正文1. 研究背景近年来,军事、航空航天等领域的发展,使火箭发动机成为关键设备。

因此,火箭发动机性能和可靠性提升成为当前重要研究课题。

火箭发动机的发射功率和发射速度取决于燃料和推进剂动力学性能。

因此,研究新型含能材料及其推进剂,以提高火箭性能,常常被认为是一项重要技术。

2. 新型含能材料性能研究基于以上目的,我们主要研究新型含能材料的物理性能特性。

将新型含能材料与传统含能材料进行比较,在室温下均控制其结构和组成相同,分别测量其发射功率和发射速度。

结果发现,新型含能材料的发射功率和发射速度明显优于传统含能材料。

3. 新型含能材料及其推进剂性能分析基于上述实验结果,我们对新型含能材料性能变化做出了相应分析。

结果发现,结构和组成变化影响新型含能材料的发射功率和发射速度。

此外,新型含能材料的激发温度和动能损失密切相关,并影响推进剂性能。

4. 结论本文研究了新型含能材料及其推进剂的研究进展,主要重点是研究新型含能材料的物理性能和推进剂性能。

通过实验研究,发现新型含能材料的发射功率和发射速度明显优于传统含能材料。

此外,对新型含能材料的性能变化进行了相应分析,以帮助提高推进剂性能。

总而言之,本文研究了新型含能材料及其推进剂的研究进展,并提出了一些改进建议。

新型含能材料及其推进剂的研究主要用于提高火箭发动机性能和可靠性。

在军事、航空航天等领域,火箭发动机是关键设备,因此,火箭发动机的发射功率和发射速度对于取得胜利起着至关重要的作用。

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展1. 引言1.1 纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是一种新型的含能材料,在过去几年中得到了广泛的研究和应用。

随着纳米技术的快速发展,纳米复合含能材料在爆炸、火箭推进、火药和炸药等领域展现出了巨大的潜力。

研究人员利用纳米材料的特殊性质,将其与传统含能材料相结合,制备出具有优异性能的纳米复合含能材料。

近年来,研究者们在纳米复合含能材料领域取得了许多重要进展。

他们不断探索新的制备方法,优化材料的性能,探索其在军事和民用领域的应用潜力。

对纳米复合含能材料的基本原理和作用机制也有了更深入的理解。

在未来,随着纳米技术和含能材料技术的进一步发展,纳米复合含能材料有望实现更多的突破和应用。

通过不断的研究和创新,可以进一步提高纳米复合含能材料的性能,拓展其在能源领域的应用领域,为我国的国防建设和经济发展做出更大的贡献。

2. 正文2.1 纳米复合含能材料的定义与特点纳米复合含能材料是由含能材料与纳米材料按照一定比例混合、复合而成的新型材料。

其特点主要包括以下几个方面:1. 高能量密度:纳米复合含能材料因其纳米材料的高比表面积和能量释放速率快的特点,具有更高的能量密度,能够在相同体积下释放更多的能量。

2. 快速燃烧速度:纳米材料的小尺寸和高比表面积使得含能材料在燃烧过程中能够更快地释放能量,从而使得燃烧速度加快,能够在更短的时间内完成能量释放。

3. 提高稳定性:纳米复合含能材料的结构更加均匀稳定,能够避免含能材料中存在的局部缺陷或不均匀性导致的安全隐患。

4. 良好的可调性:通过控制纳米材料的种类、比例和尺寸,可以调控纳米复合含能材料的能量密度、燃烧速度等性能,使其能够满足不同的需求和应用场景。

纳米复合含能材料具有高能量密度、快速燃烧速度、提高稳定性和良好的可调性等特点,是一种具有广阔应用前景和发展潜力的新型含能材料。

2.2 纳米复合含能材料的制备方法纳米复合含能材料的制备方法主要包括物理方法和化学方法两大类。

含氮类含能材料研究报告进展

含氮类含能材料研究报告进展

含氮类含能材料研究报告进展近年来,含氮类含能材料作为一种新型的高能材料,备受研究者的关注。

这类材料以其高能量密度、良好的安全性和环境友好性等特点,被广泛应用于火箭推进剂、炸药、燃料电池等领域。

本文将对近年来含氮类含能材料研究的一些进展进行介绍。

首先,含氮类含能材料的设计和合成方面取得了重要进展。

传统的含能材料,例如硝化甘油和三硝基甲苯等,往往具有高能量密度但同时存在安全隐患。

因此,研究人员开始寻找新型含氮类含能材料来替代传统材料。

近年来,一些新型含氮类含能材料如四硝基聚氨酯(TNP)和八氟异氰酸酯(BF-TAPE)等被提出并成功合成。

这些新型材料在能量密度、热稳定性和爆炸性能等方面都具有优异的性能。

其次,含氮类含能材料的改性研究也取得了显著进展。

由于一些含氮类含能材料的机械性能和热稳定性有待提高,研究人员开始对这些材料进行表面改性、界面调控和复合增强等方面的研究。

例如,通过改变含氮化合物的分子结构和含氮基团的功能化,可以增强材料的热稳定性和力学性能。

同时,将含氮类含能的微纳结构修饰到具有良好力学性能的材料上,可以提高材料的能量密度和燃烧速率等性能。

第三,含氮类含能材料的应用也在不断扩展。

除了传统的火箭推进剂和炸药领域,近年来含氮类含能材料在燃料电池、催化剂和生物医学领域等方面的应用也得到了关注。

例如,含氮类含能材料可以作为高性能催化剂的载体,用于提高催化剂的反应活性和选择性。

此外,含氮类含能材料还可以作为生物医学材料,用于构建生物血管和组织工程等领域。

最后,尽管含氮类含能材料在上述各个方面均取得了重要进展,但仍然存在一些挑战和问题需要解决。

例如,这些材料的合成方法仍然需要改进,以提高合成效率和降低成本。

此外,对于这些材料的安全性和环境影响等方面的研究还需要加强。

因此,未来研究应该集中在解决这些问题上,以进一步推动含氮类含能材料的发展和应用。

综上所述,含氮类含能材料的研究在合成、改性和应用等方面已取得了重要进展。

含能材料情况调研

含能材料情况调研

含能材料国内外发展现状与趋势含能材料是一类含有爆炸性基团或含有氧化剂和可燃物、能独立进行快速化学反应并输出能量的化合物或混合物,其能量比常规炸药通常为103J/g至少高一个数量级,是实现高效毁伤的核心技术.这种材料在激发后,一般不需要外界物质参与,即可使化学反应持续下去,快速释放出巨大的能量.它是各类武器系统包括弹道导弹和巡航导弹必不可少的毁伤和动力能源材料,是炸药,发射药和推进剂配方的重要组分.按照应用领域的不同,将含能材料分为军用和民用两大类,军用领域主要是火炸药和火工品,包括发射药、推进剂、炸药、烟火剂、起爆药等;民用领域主要是用于开矿、土建、油田、地质勘探、爆炸加工、烟花爆竹的炸药和烟火剂等.目前,习惯上也将含能材料称为高能量密度物质HEDM,它具有高能、低烧蚀、低特征信号、低易损性的性能特点,常用浇铸、压装等工艺进行制备.进入21世纪以来,含能材料因实现能量的惊人突破而受到越来越多国家的高度重视.美俄采取积极举措大力发展含能材料技术,在高活性金属储能技术、全氮物质、金属氢和核同质异能素研究上取得了重大突破.在美、俄的带领下,德国、瑞典、印度和日本等国也纷纷启动相关发展计划和研究项目,推动含能材料的研究与应用.1本学科最新研究进展1.1含能材料相关理论和计算机模拟仿真技术注意采用量子化学方法和QSPR模型通过对关注的芳烃类、唑类、富氮类、嗪类等高能量密度化合物HEDC的密度、生成热、能量、稳定性、爆速、爆压等关键性能参数进行预估和分析,以此指导其合成.开发了基于配方组分数据库的发射药和固体推进剂专家系统,便于进行其能量示性数的准确计算和配方的优化设计.建立了低温感组合装药的内弹道模型,开发了可逆的装药设计仿真软件,从而促进低温感装药技术在各类型号中的应用.基于有限元技术开发了熔铸炸药凝固过程数值模拟方法,该法可用于预测装药缩孔、裂纹、疏松等缺陷,指导熔铸炸药配方和工艺的优化设计.在混合炸药能量设计方法上,由过去单纯从化学热力学角度开展设计发展至兼顾化学热力学和化学动力学的设计思路,还重视了炸药能量输出结构与应用环境的匹配,形成了针对空中爆炸、密闭空间爆炸及密实介质中爆炸等的设计方法.1.2高性能含能材料组分配方开展了高能、高强度、低敏感、高燃速等发射药配方研究,开发了相应的优化配方.基于NG/DIANP为混合含能增塑剂、RDX为高能氧化剂开发的高能发射药,在爆温≤3500K时火药力达1275kJ/kg,在30mm火炮的常、低温内弹道试验时,膛内燃烧稳定、正常;开发的硝化棉NC基低敏感发射药和含能热塑性弹性体ETPE基低敏感发射药,火药力分别达到1205kJ/kg和1250kJ/kg,各项感度指标明显优于传统三基发射药;采用添加高燃速功能材料使发射药的正比式燃速系数达到了3mm/sMPa以上,是传统高能发射药的三倍左右,高、低、常温燃烧稳定.开展了提高螺压CMDB推进剂、交联改性双基XLDB推进剂、HTPB推进剂、硝酸酯增塑聚醚NEPE推进剂研究,开发的螺压CMDB推进剂的RDX含量达到50%以上,有效提高了CMDB推进剂的密度与能量,而燃烧压力指数仍维持在n<;开发的含CL-20的CMDB推进剂配方,在适度控制金属铝粉含量时,可获得的比冲增益.在抗过载炸药、温压炸药、燃料空气炸药、水下炸药、不敏感炸药、基于新型高能材料的炸药和金属化炸药等7类混合炸药配方设计上取得较大进展.如,开发的新型含铝温压炸药,其毁伤作用包含了较强的爆炸冲击波和持续高温的双重效应.开发的含黑索今的复合浇注PBX炸药,密度cm3,爆速5400m/s,爆热在8200kJ/kg以上,作为水下武器系统主装药时,其水下爆炸总能量比TNT提高了一倍以上,比RS211提高了35%以上,综合性能优良,能够满足易损性要求.火工烟火药剂设计研究,重点关注了新型单质起爆药、复合起爆药、点火药、高精度延期药及其性能改进技术.开发的以TiHP/KClO428/72,氟橡胶为粘合剂为组分的新型高能点火药,机械和静电火花感度低、点火稳定、反应较完全;开发的基于锆和高氯酸钾的新型点火药,具有良好的耐高温能力;改良后的黑火药,解决了传统黑火药能量低、输出不稳定、产物腐蚀性强、易潮解失效、静电安全性差等缺陷;研制的自燃箔条诱饵剂,燃烧时可实现与平台相似的光谱辐射特征,大面积布撒时,引燃率可达100%,燃温低于1000℃,对3~5μm和8~14μm两波段探测系统具有明显干扰效果;研发了多种新型烟幕剂,形成了从可见光至近红外、中红外、远红外直至毫米波范围具有遮蔽作用的“多频谱”烟幕剂系列.1.3含能材料合成和制备加工新工艺、新方法和相关新装备发射药制造工艺方面,开发了自动化喷射吸收、剪切压延、双螺杆挤出成型等新工艺,其中剪切压延新工艺实现了吸收药脱水、混合、预塑化以及造粒工艺过程的连续化和自动化;在传统球形药内溶法工艺基础上,研制了基于“包容水”和“溶解水”成孔原理和超临界流体发泡原理的高燃速发射药成型新工艺,利用新工艺制备的内部呈泡沫结构的发射药,其表观燃速大幅提高.在推进剂装药工艺技术方面,发展了加压插管浇注与真空浇注相结合的技术,初步解决了固含量≥88%时药浆浇注困难的问题,有效提高了装药密度.成功研制了连续压延造粒的双螺旋剪切压延机,解决了高固含量改性双基推进剂生产过程中压延塑化困难、易着火燃爆等诸多难题.采用“点击”化学方法进行了GAP和ADN基固体推进剂的制备研究,得到了固含量为72%的推进剂药柱,力学性能较好,证实了“点击”化学在复合固体推进剂中的应用可行性.在炸药工艺技术方面,我国十分重视高能炸药,特别是HEDC的低成本制造技术,取得了不少成果.如在N2O5-HNO3体系中硝解乌洛托品制备RDX,产率从%提高到至%;开发的CL-20无氢解合成路线,降低了CL-20的制备成本,为规模化生产奠定了技术基础;开展了两步法合成CL-20的研究,制备了多种新型异伍兹烷衍生物,相关研究与国际同步;在RDX 球形化、NQ球形化等方面取得长足进展,已形成10-50kg级生产能力.攻克了RDX和HMX晶体形貌、内部缺陷、颗粒密度和粒径大小的控制技术,掌握了高品质RDX和HMX的公斤级制备技术.在HEDC合成方面,我国高度重视嗪类、呋咱类、唑类、胍类等非杂环、富氮含能盐类等化合物的合成研究,成功合成了数十种HEDC.其中成功合成的3,3'-二硝基-4,4'-偶氮二氧化呋咱DNAFO,其密度达cm3,生成焓为667kJ/mol,实测爆速为10km/s.此外,含能材料绿色、安全生产技术的研究与开发也相当活跃,在节能减排、回收利用、污染控制与治理技术、工艺与装备等方面取得了不少成果.1.4含能材料装药和应用技术近五年来,发射药装药技术研究保持活跃,成果丰硕.在突破驱溶、非均等弧厚等关键工艺技术难题基础上,设计并成功制备了具有高增面性的37孔粒状发射药,与现有19孔发射药相比,燃烧增面性提高了5%~12%,配合混合装药技术,明显提高大口径火炮弹道效率和炮口动能.基于同材质包覆技术设计的组合装药,具有优异的低温感效应,应用于大口径火炮时,实现了在不增加、甚至降低最大膛压的工况下明显增加炮口动能,提高了射程和威力.特别是新开发的高渐增性、低温感单元模块装药技术,解决了兼顾小号装药燃尽性和大号装药膛压限制的世界性技术难题.依托这种单元模块组成的变装药,实现了与国外先进的双模块装药相同的覆盖全射程的弹道效果;而由其组成的远程装药,在不使用加长身管和提高膛压的手段的条件下提高火炮射程.如在52倍口径、155mm火炮上的射击结果证明,在不提高膛压的条件下可提高火炮射程20%以上,其性能优于国外最先进的高膛压远程火炮.在推进剂装药技术方面,我国已掌握了单室多推力装药技术,实现了单室双推力、单室三推力和单室四推力装药设计和应用技术.单室多推力装药技术的应用,可在发动机结构不变条件下总冲提高15%以上.在混合炸药装药技术方面,近五年成功开发了几十种造型粉的制备方法,并对相关工艺流程和装备进行了技术升级.在混合炸药装药压制工艺中,新开发的等静压工艺技术,实现了复杂形状炸药件的净成型,从而减少了原材料的损耗.成功研发的精密压装装药技术、爆炸网络装药的浇注工艺、微型爆炸逻辑网络装药的微注射工艺等传爆药装药新方法,满足了新型武器对传爆药装药要求.为适应微小型火工器件的结构要求,在研究气相沉积、原位制造、纳米自组装等技术的基础上,开发了含能薄膜、内嵌复合物、多孔含能基材等火工药剂装药新技术,其成品性能明显优于常规装药.1.5含能材料测试方法和技术基于密闭爆发器燃烧实验,选择恒面燃烧的发射药试样,采用精确的压力测试手段和分段数据处理方法,建立了发射药燃速的精确测试方法,可获得压力指数n随压力p的变化曲线.开发了测量发射药动态力学性能的动态挤压试验装置和模拟膛内力学环境的多次撞击试验装置,为发射药及其装药的高压动态力学强度和高膛压发射安全性研究提供了新手段.基于老化试验及理论模拟计算,建立了NEPE高能固体推进剂的贮存寿命的预测方法.利用固体火箭发动机离心试验,初步建立了高铝粉含量的低燃速HTPB复合推进剂在过载情况下的燃烧加速度敏感性测试方法.利用高压反应釜实时监测系统,原位研究了铝/水反应的放热过程,建立了铝/水体系应用于固体推进剂的评价体系.在研究HTPB推进剂静电放电危险性基础上,建立了固体推进剂静电感度精确测试装置.建立了推进剂燃烧或爆炸产物的内阻和电导率测试方法,为推进剂燃烧产物电学性能的表征和等离子推进剂的研制提供了关键测试手段也适用炸药瞬态电学性能的表征.建立了推进剂羽流特性的微波干涉测试方法,实现推进剂尾烟尾焰电子云密度分布的测试.研究了改性双基、富燃料等推进剂标准物质的能量特性,建立了其特征信号测试标准方法.在单质炸药性能测试与评估方面,基于动态真空安定性试验法,初步建立了预测CL-20有效贮存寿命的方法.建立了较完善的固体推进剂和炸药钝感性能评价测试装置及其安全性分级方法.在火工烟火药剂性能测试与评估方面,研究并完善了火工药剂高压电阻率、±50kV静电火花感度和静电积累三参量的连续自动测试方法,建立了火工药剂激光感度、等离子体感度的测试新方法.由上可看出,近五年我国含能材料学科领域内取得了一批重要成果,有力推动了我军武器装备的改造和升级换代.其中具有完全自主知识产权的高增面、低温感发射装药和全等单元模块装药两项技术已处于国际领先水平,标志着我国已掌握了设计和制造射程更远、膛压更低、机动性能更好和战场生存能力更强的新一代大口径火炮所必须的发射能源关键技术.CL-20等高能量密度化合物的工程化规模制备技术也已达到国际先进水平,为我国发展能量性能更高、综合性能更加优良的发射药、推进剂和弹药战斗部装药提供了重要的技术和物质条件,进而为推动我国武器装备向弹药远程发射、高效毁伤和精确打击的目标发展注入了强大动力.2本学科国内外研究进展比较2.1含能材料设计与国外先进水平相比,我国含能材料基础较为薄弱,设计与研究仍然主要依靠实验,模拟仿真技术应用较少.我国的发射药能量水平已与国外相当,但品种少,综合性能尚有距离.与发达国家一样,我国高度重视HEDC设计与合成技术,并成功合成了30多个HEDC,但大多为跟踪或改进国外合成方法得到产品,自主设计和合成的品种很少.国外积极将HEDC 和高能低感度化合物用于高能低感发射药、推进剂与炸药的配方设计,其中CL-20、DNTF已成功应用于高能混合炸药和不敏感炸药,而我国因HEDC和高能低感化合物品种少、工程化尚未完成,将它们用于配方设计尚处于尝试阶段.国外已将高效能氧化剂ADN和AN应用于新型高能低特征信号推进剂中,而我国尚在开展这些新型氧化剂的应用基础研究.在火工药剂技术方面,我国的设计水平与品种,与国外先进水平相比差距较大,表现在新型火工药剂品种少,在新型火工系统设计时基础药剂的选用范围十分有限.2.2含能材料工艺技术近年来,我国十分重视含能材料制造工艺技术,研究重点在于连续化、自动化和柔性化,与国外先进工艺技术之间的差距正在缩小,但目前我国在含能材料生产时仍需较多的人工干预,制造工艺和装备水平均较落后.新型基础原材料HEDC、高效氧化剂、高能低感化合物的合成或制备方面,国外发达国家大多已完成工艺放大,部分已具备批量生产能力,但我国开展工程化研究的品种较少,制约了我国高能低感发射药、推进剂和炸药的开发.利用结晶技术制备高品质单质炸药方面,国外已开展了RDX、HMX等多种高品质单质炸药研发,其中D-RDX、D-HMX、NGu、NTO炸药晶体已经完成工程化放大,我国也已突破了关键技术,制得的D-RDX和D-HMX性能与国外相应产品相当,但品种少,工程化研究刚刚开始.我国一直重视基础原材料超细化技术研究,目前的技术水平与俄、美相当.对于火工药剂类含能材料,发达国家已完成起爆药的柔性自动合成,起爆药的新型微反应器制备技术也已进入实用化阶段,我国在火工药剂制备的关键工序也实现了自动化控制,而微反应器合成工艺还处于基础研究阶段.我国投入大量经费用于含能材料生产废水、废气的治理,开发的技术已开始推广应用,相关企业的有害物排放已大幅削减,但与国外先进的绿色生产技术相比,差距仍然显着.2.3装药技术与应用技术与发达国家相比,我国的发射药装药技术并不落后,有多项技术处于国际先进或者领先,但因基础研究不够深入,影响了部分装药新技术的推广应用.在火工药剂应用于火工品技术上,国外已深入研究了油墨打印、真空镀膜技术和原位装药等火工药剂装药技术,部分技术已用于生产,而相关研究在我国大多刚刚起步.2.4测试技术与性能评估发达国家已建立了炸药性能的测试和评价方法,考察的性能参数系统全面,而我国则侧重宏观性能的表征,微观结构与炸药材料静态、动态性能之间的关联考虑较少,建立的性能表征方法尚不够全面.国外的炸药性能综合评估模型是基于物理、化学、力学学科的研究基础和相关学科领域的先进技术,其性能预估值准确性较高,而我国在炸药性能预估时,采用了国外的计算模型,因缺乏基础参数,依靠调整模型中的基础参数值进行运算,其结果难以准确可靠地反映我国炸药的性能.3本学科发展趋势及展望3.1含能材料重点发展方向基于我国国情、世界新军事变革和含能材料应用属性的考量,在近中期我国含能材料技术发展过程中应把握的重点发展方向包括:火炮发射药应重点发展高能、高强度、低敏感度、高能量利用率及其装药;固体推进剂应重点发展高能、钝感、低特征信号推进剂;炸药则应重点关注高能、低感品种的发展;火工烟火药剂应把发展重点放在安全、环境友好、高端和个性化品种上.在含能材料设计时,需协调好高能量与低敏感度的关系,以及使用时含能材料与其所处环境的耦合关系.含能材料工艺技术的发展重点应放在安全、绿色环保、高效和精密制造,即在提高产品质量和生产效率、降低生产成本的同时,注重生产过程的本质安全,减少或消除环境污染.3.2含能材料发展策略为更好地推动本学科的发展,近中期必须加强基础研究,以拓展自主创新思路;在倡导技术创新的同时鼓励技术集成;加快高层次人才培养的同时,充分发挥领军人才在科技创新活动中的作用;重视科研平台建设,优化资源配置;进一步改革科研管理体制,完善管理制度.。

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是近年来材料科学领域中的研究热点之一,其研究旨在开发出具有高能量密度、高热稳定性和安全性的含能材料。

本文将对纳米复合含能材料的研究进展进行综述。

一、纳米复合含能材料的定义和分类纳米复合含能材料是指将纳米材料与含能物质粒子相互结合形成的一种新型材料。

根据纳米材料的种类和含能物质的类型,纳米复合含能材料可以分为纳米金属-含能物质复合材料、纳米氧化物-含能物质复合材料和纳米化学燃料-含能物质复合材料等。

二、纳米复合含能材料的制备方法纳米复合含能材料的制备方法多种多样,主要包括物理方法和化学方法两类。

1.物理方法物理方法包括球磨法、熔融法、气相沉积法等。

球磨法是将纳米金属粉末和含能物质粉末一起放入球磨罐中,在高速球磨的作用下,两者发生摩擦碰撞,形成纳米复合含能材料。

熔融法是将金属和含能物质一起加热熔融,然后迅速冷却得到纳米复合含能材料。

气相沉积法是利用高温气相反应将纳米金属颗粒和含能物质分子在气相中反应生成纳米复合含能材料。

2.化学方法化学方法包括溶液法、凝胶法、共沉淀法等。

溶液法是将金属盐和含能物质在溶剂中溶解,然后通过控制反应条件,使得纳米材料和含能物质分子发生反应生成纳米复合含能材料。

凝胶法是将金属盐和含能物质溶解在溶胶中,通过溶胶-凝胶过程得到纳米复合含能材料。

共沉淀法是将金属盐和含能物质一起加入反应溶液中,通过添加共沉淀剂或调节反应条件使得纳米复合含能材料沉淀出来。

三、纳米复合含能材料的性能纳米复合含能材料具有许多优异的性能,主要包括高能量密度、高热稳定性和安全性。

1.高能量密度纳米材料的特殊结构使得纳米复合含能材料具有高能量密度。

纳米材料具有较大的比表面积和较小的颗粒尺寸,有利于提高含能物质的氧化还原反应速率,从而提高能量输出效果。

2.高热稳定性纳米复合含能材料具有较好的热稳定性,能够抵抗高温条件下的热分解、氧化或爆炸。

纳米材料的高表面能和界面作用使得其能够吸收和释放能量,从而对抗高温下的热分解。

新型含能材料FOX12性能研究

新型含能材料FOX12性能研究

新型含能材料 FOX-12 性能研究王伯周,刘 愆,张志忠,姬月萍,朱春华(西安近代化学研究所,陕西 西安 710065)摘要:研究了 N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)性能,FOX-12 不溶于冷水,结晶密度1. 755 g / c m 3 ,燃烧热 1 483. 98 k J / m O I ,分解温度 218. 41 C ,感度低,热安定性好。

FOX-12 相容性较好,能和 HMX 、RDX 等火炸药常用组分相容。

关键词:有机化学;N -脒基脲二硝酰胺盐(FO X-12);相容性;性能中图分类号:O626文献标识码:AN H !C ! O!C ! 引 言1 1743( (—NO ); 1688( ); 1523,1444二硝酰胺盐的合成和性能研究是含能材料领域重点研究方向之一,其中二硝酰胺铵盐( A DN )是一种公 认的优良高能氧化剂,俄罗斯解决了工业化生产并将ADN 应用于武器装备中[1]。

为了进一步寻找性能优 越的新型含能材料,瑞典国防研究院 FOA 高能材料研 究所 90 年 代 首 先 合 成 一 种 新 的 二 硝 酰 胺 盐( FOX - 12)[2],由于其具有高能、低感、不溶于冷水、不吸潮、 稳定性好的特点,备受含能材料领域关注。

本研究采用自制的 FOX-12 样品经红外光谱、紫 外光谱、元素分析等手段鉴定了其化学结构;为了验证 FO X-12 的性能,采用差热分析(D S C )及热失重(TG A ) 研究了 FO X -12 热化学性能,实测了撞击感度及摩擦 感度等部分爆轰性能;为了考查 FO X-12 的应用安全 性,采用差热分析方法研究了 FOX -12 和 RDX 、HMX 、 NG + NC 、NG + BTTN 、C 2 、AP 等常用火炸药组分的相 容性,为 FO X-12 在火炸药中的应用提供了必要的基 础数据。

)c m - 1 。

紫 外 光 谱 U V ( H O ,! ):282. 5, 22m ax212 nm 。

新型含能材料的研究与应用

新型含能材料的研究与应用

新型含能材料的研究与应用一、引言新型含能材料是近年来研究领域中备受关注的话题,其在国防、航空航天、煤炭、民爆等领域有着广泛的应用前景。

本文将就新型含能材料的研究进展和应用作一综述。

二、新型含能材料的定义和分类新型含能材料是指含有高能量构件的材料,由于其能量密度高、储存方便、反应速度快、安全性高等优点,正逐渐代替传统的含能材料。

根据高能量构件的种类和组成方式,新型含能材料可分为以下几种:(1)含羟基芳香氨基硝酸酯(HNF)类材料HNF类材料是以甲苯为溶剂,对甲苯磺酸为中间体,在一个有机溶剂中与硝酸铵和一氧化二氮反应制备而成的。

其具有储存性能好、安全性高等优点。

在火箭推进药剂中有广泛的应用。

(2)氧化铵盐基材料氧化铵盐基材料是以氨、硝酸铵和其他氧化物为原料,经反应制备而成的。

其具有能量密度高、燃烧稳定性好等特点。

在民用爆炸品、高能推进剂中都有应用。

(3)氮-氧化物基材料氮-氧化物基材料是以氨、氮气和氧气为原料,经气相反应制备而成的。

其具有燃速快、能量密度高等特点,是制备超高性能推进剂的主要原料。

(4)高氮含能化合物高氮含能化合物是指含有氮元素的化合物,其中包括高氮含能酸盐、六氮六环、氮杂芳烃和杂环化合物等。

其具有能量密度高、化学惰性好等优点,在军事和航空航天领域有着广泛的应用。

三、新型含能材料的制备方法制备新型含能材料的方法多种多样,根据其不同的化学成分、物理性质和应用领域,选择不同的制备方法。

(1)溶液反应法溶液反应法是目前制备新型含能材料的主要方法之一,其通常是在一定的溶液中,通过化学反应合成所需的含能化合物。

该方法具有反应速度快、成分均匀、适用于制备高纯度产品等优点。

(2)凝胶燃烧法凝胶燃烧法是以凝胶为模板,通过化学反应使凝胶燃烧而生成所需的含能化合物。

该方法具有简单易用、适用于规模化生产等优点。

(3)高压、高温反应法高压、高温反应法是一种重要的制备含能材料的方法,该方法通常需要高压容器和高温环境,对材料制备和生产条件要求比较高,但其制备的含能材料性能优异,具有极高的应用前景。

新型含能材料的研究进展

新型含能材料的研究进展
元环 的唑类 为主 ; 连接单元 有 一N H一、 一N=N一 、 N—N 一H H一
含能叠氮化物用于发射药配方 中能减少气体 排放 中产 生的 火焰 和 烟 雾 , 配 方 更 环 保 。有 机 分 子 中 的含 能 叠 氮 基 团 使
(一N ) 取代氢形成含能叠 氮增塑剂 和聚合 物 , 有机叠 氮化合 物
第3 3卷
第 2期
四 川 兵 工 学 报
21 0 2年 2月
【 化学工程与Leabharlann 料科学】 新 型 含 能 材 料 的研 究 进 展
张永 丽 , 慧群 杨
( 中北 大学 , 太原 00 5 ) 3 0 1
摘要 : 国内外 的新型含能材料研究及应用进行综述 , 对 主要介绍 了以下几类含能 材料 : 高含氮量含能材料 、 含能氧化剂 、 含能 粘结 剂和增塑剂 。对各类含能材料特点及其相 关的物理化学性能进行 阐述 , 为未来含能材料在火炸药 中的应用提供 了参 考
和 一 N—N=N一等 , 中最 常见 的是偶 氮基和肼 基 ; N= 其 取代基 除 了传统 的含 能基 团 一N : 一 O 外 , H 和 N : 还有高能基团 一N ,2。 J 氨基取代 的多硝基 芳香 族化合 物是 氮杂 环有 机化 合物 , 其 特点是密度高 、 热稳定 性 和钝感 好 j 具有代 表性 的化 合物 有 : ,
依据 。
关键 词 : 含能材料 ; 氧化剂 ; 能粘结剂 ; 含 增塑剂
中 图 分 类 号 :J5 T5 文献 标 识码 : A 文 章 编 号 :0 6— 7 7 2 1 ) 2— 13— 3 10 0 0 (02 0 0 2 0
火药 是武器的能源 , 提高能量是火 药发展 的根本 目的 , 当前

固体推进剂中新型含能材料研究进展

固体推进剂中新型含能材料研究进展
上, 经历 了聚硫 橡 胶粘 合剂 、 聚醚粘 合剂 、 丁二 烯 / 丙 烯酸 / 丙烯 腈共 聚物粘 合 剂 ( B P AN)端 羧基 聚 、 丁二烯 粘合 剂 ( TP 和端 羟基 聚丁 二 烯粘 合 剂 C B) ( P ) , HT B 等 在这 之后 出现 了含能 粘合 剂 。 新 型含 能粘合 剂体 系研 究 的基本 思路是 在 高
分 子 链 中 引 入 硝 基 ( NO ) ~ 。 、硝 酸 酯 基
作者简介 : 王恒生( 94 , , 18 一) 男 山东菏泽 人 , 中国航天 科 工六 院 3 9厂助理 工程 师 , 事有 机合成 反应 和 固体 推 8 从 进剂的研 究。
第 1 期
王恒生 , 固体推进剂 中新型含能材料研究进展 等.
固体 推进 剂 的发 展经 历 了一个极 其漫 长 的过 程 。2 0世纪 4 、O年代 , 兴 的 聚合 物科 学 理论 05 新 的发展 和应用 , 以及 第二 次世界 大 战爆发 , 大地 极 推 动 了固体推 进 剂技 术 的发 展 , 生 了许 多 固体 产 推进 剂 品种 。2 0世 纪 6 、O年代 固体 推 进 剂 技 07
术走 向全 面 成 熟 l 。2 2 O世 纪 8 ] 0年 以后 , 生 了 产

求以及航天领域高能 、 洁净等要求, 都使得 固体推 进剂研究必须提高推进剂能量 密度 、 改善综合性
能及 降低 成本 的方 向发展 , 采用 含能 粘合 剂 、 含能 氧化 剂 、 含能增 塑剂 、 含能 固化 剂和 其它一 些 高能 组分 是提 高 能量 的主 要 技术 途 径 。近年 来 , 断 不 提 出新概 念 、 技术 , 新 合成 新 型含能 材料 成为 固体
是 武器 装 备 的 共 用技 术 、 撑 技 术 , 是 制 约技 支 也

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展【摘要】纳米复合含能材料是一种具有巨大潜力的新型材料,在能源领域备受关注。

本文概述了纳米复合含能材料的研究进展,重点介绍了其制备方法、性能优化、应用领域、安全性和未来发展趋势。

制备方法的研究包括溶液法、溶胶-凝胶法、机械合成等多种途径,性能优化方面主要集中在提高能量密度、增强热稳定性等方面。

纳米复合含能材料在能源领域的应用前景广阔,包括火箭推进剂、炸药、防弹材料等方面。

安全性研究则关注着材料的稳定性和燃烧控制。

未来发展趋势将聚焦于高性能、低毒性、绿色环保等方向。

纳米复合含能材料的研究将为能源领域带来新的突破,具有重要的应用前景。

【关键词】纳米复合含能材料、研究进展、制备方法、性能优化、能源领域应用、安全性、未来发展趋势1. 引言1.1 纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是一种新型的含能材料,具有独特的结构和性能,近年来受到了广泛的关注和研究。

随着纳米技术的不断发展,纳米复合含能材料在含能材料领域中展现出了巨大的应用潜力,成为当前研究的热点之一。

纳米复合含能材料的研究进展主要体现在以下几个方面:制备方法的不断创新。

研究人员通过结合不同的纳米材料,优化制备工艺,实现了纳米复合含能材料的高效制备。

性能的持续优化。

通过调控纳米材料的种类、形貌和结构,有效提升了纳米复合含能材料的能量密度、燃烧速度等性能指标。

在能源领域的广泛应用。

纳米复合含能材料不仅可以作为高效的燃料使用,还可以应用于催化剂、储能等领域,具有广阔的应用前景。

研究人员也在不断探索纳米复合含能材料的安全性,确保其在实际应用中的安全可靠性。

未来,随着纳米技术和含能材料领域的不断发展,纳米复合含能材料将在更广泛的领域展现出其独特优势,为能源领域的发展做出更大的贡献。

2. 正文2.1 纳米复合含能材料的制备方法研究纳米复合含能材料的制备方法是该领域研究的核心之一,研究人员通过不断探索和创新,不断提高纳米复合含能材料的制备效率和性能。

纳米含能材料国内外研究现状

纳米含能材料国内外研究现状

纳米含能材料国内外研究现状在新型含能材料中,具有高能量释放速率、高能量转化速率和低敏感性的纳米含能材料已成为研究的热点,而介稳态分子间纳米复合含能材料(MIC)由于其高放热性和能量释放率的可调性成为国内外主要研究的对象。

国外研究表明将铝热剂的粒度从微米超细化到纳米级时,它的反应速度会大大的提高,能量释放迅速,最快的可以超过千倍,如纳米Al/MoO3铝热剂,燃速大约为400m/s,反应区温度为3253 K。

因此纳米铝热剂近年来成为国内外研究的热点,其中如何制备性能良好的纳米铝热剂是最为关键。

通常制备MIC的方法分为为机械球磨法、溶胶.凝胶法和物理气相沉积法。

自上世纪90年代开始,就已经见有关纳米级的MIC/HMX 的公开报道,国外对于MIC/HMX的研究比国内要早。

而国内则是最主要集中在Al/CuO等极少数材料,纳米Al/MoO3含能材料在国内则没有见公开的报道,而添加纳米级炸药HMX 的MIC/HMX更是少之又少。

32261Kevin C W[1]等研究者通过采用固相反应的方法,再进一步加入分散剂来改善纳米粒子的团聚问题,制备出了纳米Al/MoO3铝热剂。

方法为:称取一定量的纳米铝粉和纳米三氧化钼粉末,置于反应容器中,然后加入正己烷进行进一步的处理,之后再进行超声分散混合,处理,最后真空干燥,得到复合颗粒。

与微米级这两种成分粒子通过常规物理混合得到的样品相比,纳米铝热剂的燃速更高,可以达到442m/s。

谯志强[2]等研究者基于猛炸药的起爆药替代物的主要原料为超细颗粒猛炸药、纳米铝粉和纳米金属氧化物,采用溶胶-凝胶的方法制备出了纳米级的Fe2O3,采用溶剂-非溶剂的方法制备出超细的RDX 颗粒,最后再采用超声波复合法进一步实现纳米铝热剂对RDX 颗粒表面的包覆。

它是通过一种特殊的复合物微观结构进行设计(如图1所示),在细颗粒炸药表面包裹一层具有很高燃烧速度的添加剂,从而形成一个以细颗粒炸药为核以高速添加剂为壳的核/壳型复合物,壳层添加剂高速燃烧释放的热量可以作为核层细颗粒炸药的点火源。

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是一种将纳米技术与含能材料相结合的新型材料,具有高能量密度、高燃烧速度和良好的稳定性等优点,因此在军事、航空航天、火箭发动机等领域有着重要的应用前景。

近年来,随着纳米技术的发展和应用,关于纳米复合含能材料的研究也日益受到重视,取得了一系列令人振奋的进展。

一、纳米复合含能材料的种类纳米复合含能材料主要包括纳米氧化物、纳米金属、纳米碳材料等。

纳米氧化物材料如氧化铝、氧化钛等,具有优良的化学稳定性和热稳定性,可以作为含能材料的助燃剂或增塑剂;纳米金属材料如纳米铝、纳米镁等,具有高燃烧热、高氧化活性和燃烧速度快的特点,可以作为含能材料的主要燃料成分;纳米碳材料如碳纳米管、石墨烯等,具有优异的导热性能和燃烧速度,可以增强含能材料的燃烧性能。

制备纳米复合含能材料的方法主要包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、溶剂热法、机械合金化法等。

溶胶-凝胶法是一种简单易行的制备方法,通过将金属盐和含能化合物混合后形成凝胶,在适当的条件下干燥和煅烧,即可得到纳米复合含能材料;共沉淀法则是将金属盐和含能化合物的盐溶液混合后,通过添加沉淀剂使其发生沉淀反应,最终得到纳米复合含能材料。

溶剂热法则是将金属盐和含能化合物混合后在高温高压的溶剂条件下合成,最终得到纳米复合含能材料;机械合金化法则是通过球磨或挤压等机械方法使金属和含能物质混合达到纳米级别,然后进行烧结制备出纳米复合含能材料。

近年来,国内外许多研究机构对纳米复合含能材料进行了深入的研究,并取得了许多创新成果。

在含能材料的研究方面,研究人员不断地探索新的纳米复合含能材料的制备方法和性能调控技术,提高了纳米复合含能材料的能量密度和燃烧性能。

在制备方法方面,研究人员提出了多种新型的制备方法,如微乳液法、超声波辅助法、电子束辅助法等,这些方法能够有效地控制纳米复合含能材料的粒径和分散性,提高了纳米复合含能材料的燃烧速度和能量密度。

在性能调控技术方面,研究人员不断地探索新的添加剂和改性方法,如添加纳米氧化物助燃剂、纳米碳材料增塑剂等,这些添加剂和改性方法能够有效地提高纳米复合含能材料的燃烧速度和稳定性,使其在实际应用中更加可靠。

钝感火工品中新技术、新含能材料研究进展

钝感火工品中新技术、新含能材料研究进展

钝感火工品中新技术、新含能材料研究进展作者:吴涛来源:《科技资讯》 2013年第32期吴涛(海军装备部西安军事代表局陕西西安 710043)摘要:现代战争对弹药的安全性、防爆能力、抗打击能力的要求很高,火工品是弹药的引传爆装置,是武器装备的功能首发元件,敏感度很高,在恶劣的作战环境中,为提高作战人员和作战武器的安全性,钝感火工品的研究成为各国研究的热点。

随着光学、电磁学领域的科学研究的不断进步,新技术在钝感火工品的研究中也有广泛的应用。

新含能材料在弹药安全性与可靠性的研究中有着巨大的优势。

本文通过对钝感火工品相关的激光点火、爆炸逻辑网络与冲击片雷管等技术进行综述,探讨新技术的发展及新含能材料的发展前景与发展方向。

关键词:钝感火工品新含能材料研究进展中图分类号:TJ410 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)11(b)-0075-01火工品是在战略导弹、核武器及航空航天系统等军事工程中的小型化的敏感爆炸能源,是武器装备的功能首发元件。

传统的火工品具有敏感性高,抗干扰能力弱的特点,在野外或者其他恶劣环境中作战时很容易导致误发火的情况出现,造成弹药安全事故。

所以,在现代军事工程研究中,钝感火工品的研究成为热点,随着物理化学领域的光电技术等的发展,越来越多的新材料新技术被应用在火工品的研究中。

本文就火工品技术及不同种类的新含能材料在钝感炸药的制造过程中的应用进行简单的讨论。

1 钝感火工品新技术现代光电技术的发展给钝感火工品的研究带来了新的方向。

本文重点讨论与火工品不同组成部分相关的研究较多的几种技术,包括点火技术、传爆技术和起爆技术等。

1.1 点火新技术的国内外研究进展目前,火工品的主流研究研究方向是激光点火技术。

激光点火技术指的是通过激光能量引爆含能燃料的方式。

激光是20世纪60年代研究发现的新光源,具有单色性好、方向性强、频率范围窄、亮度高、强度高的特点,目前广泛应用于各种材料的打孔、切割、成型、焊接或者应用在手术、武器制造过程中。

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展1. 引言1.1 纳米复合含能材料的定义纳米复合含能材料是由含能物质与纳米材料(如纳米粒子、纳米管、纳米结构)在微观尺度上形成的复合材料。

这种材料结构独特,具有优异的性能,能够在小体积内储存更多的能量,从而实现更高的能量密度。

与传统含能材料相比,纳米复合含能材料具有更快的燃烧速度、更高的热释放速率和更低的灰渣生成率,可以实现更高效的能量转化。

通过控制纳米材料的大小、形貌和分布等因素,可以有效调控纳米复合含能材料的性能,使其在能量释放方面表现出更为优越的特性。

纳米复合含能材料的研究对于提高爆炸能量转化效率、减轻枪炮装备负荷、改善火箭发动机性能等具有重要意义,对未来的军事和民用领域都具有广泛的应用前景。

1.2 研究背景《纳米复合含能材料的研究背景》纳米复合含能材料是一种结合了纳米技术和含能材料领域的新型材料,具有独特的物理化学性质和应用潜力。

随着科技的不断进步和发展,对于能源的需求日益增长,传统含能材料在储存和释放能量时存在着一些限制,如能量密度低、释放速度慢、安全性差等。

研究人员开始将纳米技术应用于含能材料的领域,通过纳米复合技术,将不同类型的纳米材料组装在一起,形成新型的含能材料,旨在解决传统含能材料的不足之处。

纳米复合含能材料的出现为能量储存和释放领域带来了新的希望和机遇。

通过合理设计和调控,纳米复合含能材料能够具备更高的能量密度、更快的释放速度、更好的安全性等优势,为实现高效能源转换和利用提供了可能。

对纳米复合含能材料的研究和应用具有重要的科学意义和实用价值。

在未来的研究中,我们可以进一步探索纳米复合含能材料的制备方法、性能提升途径、应用领域等方面,以推动这一领域的发展和推广。

2. 正文2.1 纳米复合含能材料的制备方法纳米复合含能材料的制备方法主要包括物理方法和化学方法。

物理方法主要是通过物理手段将纳米颗粒与含能材料进行混合或结合,如机械合金化、溶液共沉积、等离子热喷涂等。

含能材料的研究进展历程探讨

含能材料的研究进展历程探讨



含能材料概述
长 生,百病除 这种思想显然是错误的 ,不过昵,事 情总会有转机 。
随着古代炼丹家,医学家对 火药性质 的深入研 究,发现它并不能令人延 年益寿,反而越来越多的开 始介绍它的燃烧性 能。 唐初医学家孙思邈 ( 5 8 1 —6 8 2 )在 《 丹经内伏硫磺法 》中记载硝石 、硫 磺 和炭化皂角子混合后用火点燃后能猛烈燃烧 。成 书于 9 世纪 中叶至五代的 《 真元妙道要略》( 一说郑思远所著 )记载 : “ 有 以硫磺 、雄黄合硝石并蜜烧 之,焰起 ,烧手面及烬屋舍者 ” 。 公元 9 0 4 年, 杨 行密军 围攻豫章 ( 今江西南 昌) ,部将郑瑶命所部 “ 发机飞火,烧龙沙 门, 率壮士突火先登入城,焦灼被 体” ,这是火药最早使用于军事记载 。 随后黑火药作为中国四大发明之一传 入西方,统治 了军用武器近 1 b o o 年 。西班牙人正是拿着使用 黑火 药的火绳枪征服 了美洲 ;英 国人又用威力更 大的火炮击垮 了西班牙:在 日 本 ,织田信 长的部队用火绳枪将武 田骑兵扫入 了垃圾桶…. . 黑 火药作为含能材料 的祖师 ,深刻的改变了近代 的战场 。 ( 二)工业革命之后 进入 工业 革命 之后 ,随着化 学的大发展 ,含能材料也迅速的丰富起来 。
( 一 )含能材料的定义 含能材料 ,是指能迅速释放大量 能量并对外做功的物质 。其表征为该类 物质多具有爆炸性 、爆燃性或其他经过特定激发条件会高速率高输 出释放大 量能量的物质 。 而对于含能材料来说 ,也有其他 的定义 。含能材料是一类含有爆炸性基 团或含有氧化剂和可燃物 ,在一定外界能量刺激下 ,能够独立进行氧化还原 反应 ,并释放大量 能量 ( 通 常为气体和热 )的化合物或混合物。一般含能材 料包含 了火 口药 ,炸 口药 ,燃气发生剂烟火药荆 ,火工 品等 。 ( 二 )含能材料的性能 1 、含能材料 的固有性能 ( 1 )密度 不同于上世纪 比较落后 的武器, 当代武器有着极高 的要求。而要满足这

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)研究进展

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)研究进展

1,1′⁃二羟基⁃5,5′⁃联四唑二羟胺盐(TKX⁃50)研究进展熊晓雪1,2,薛向贵1,杨海君2,张朝阳1(1.中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳621999;2.西南科技大学材料科学与工程学院,四川绵阳621010)摘要:1,1'⁃二羟基⁃5,5'⁃联四唑二羟胺盐(TKX⁃50)是目前引起广泛关注的新型含能离子盐。

综述了TKX⁃50相关研究进展,包括其分子合成、晶体结构及相变、热力响应特性、爆轰性能、安全性、相容性及毒性。

TKX⁃50因具有易合成、能量高、机械感度低和毒性低的优点而有一定的应用潜质。

但是,与传统的CHNO 含能材料相比,TKX⁃50具有不同的晶体组成、晶体中粒子间相互作用、热力性质及其内在本质,其不太理想的热安定性和相容性将限制其应用。

这表明,以TKX⁃50为代表的含能离子盐的热力响应机制和释能机制可能不同于传统CHNO 含能材料,有待于进一步研究。

关键词:1,1'⁃二羟基⁃5,5'⁃联四唑二羟胺盐(TKX⁃50);合成;晶体结构;热力响应中图分类号:TJ55;O64文献标志码:ADOI :10.11943/CJEM20190591引言含能材料(EM )作为武器系统的核心毁伤单元,其能量水平决定了武器系统的效能。

能量高、安全性好的高能低感材料一直是现代EM 研发的主要目标。

相比于由CHNO 中性分子构成的传统EM ,富氮含能离子盐(EIS )具有以下优点:第一,含有大量的N —N 、C —N 键,这使分子具有较高的正生成焓,是其能量高的本源;第二,通过含能阴阳离子本身灵活的组合结构,可以精准地对氧平衡进行调节,有助于实现体系能量的彻底释放;第三,体系内阴阳离子间的强静电作用可以提高晶体的密度和稳定性;第四,合成路线简单高效,其爆炸和分解的产物主要为环境友好的氮气。

正是这些优势,EIS 受到了人们的广泛关注[1-3]。

近年来,一系列结构新颖且能量与感度较优的富氮类EIS 被合成出来[4-9],其中1,1'⁃二羟基⁃5,5'⁃联四唑二羟胺盐(TKX⁃50)是这些EIS 中的优秀代表,并展现出一定的应用前景[4]。

超高能含能材料技术发展现状与趋势

超高能含能材料技术发展现状与趋势

超高能含能材料技术发展现状与趋势超高能含能材料是一类含有爆炸性基团或含有氧化剂和可燃物、能独立进行快速化学反应并输出能量的化合物或混和物,其能量比常规炸药(通常为103J/g)至少高一个数量级的新型高能物质,是实现高效毁伤的核心技术。

这种材料在激发后,一般不需要外界物质参与,即可使化学反应持续下去,快速释放出巨大的能量。

它是各类武器系统(包括弹道导弹和巡航导弹)必不可少的毁伤和动力能源材料,是炸药、发射药和推进剂配方的重要组分。

超高能含能材料目前主要分为两大类:一类基于化学能,能量水平为104J/g—105J/g,如:高能/高释放率材料(纳米铝、纳米硼、纳米多孔硅等高活性储能材料)、全氮物质(氮原子簇)、金属氢等;另一类基于物理能,能量水平在105J/g以上,如亚稳态核同质异能素、反物质材料等.超高能含能材料参与的化学反应具有高速、高压、高温反应特征和瞬间一次性效应的特点,并释放大量的热和气体。

一、国外研究现状进入21世纪以来,超高能含能材料因实现能量的惊人突破而受到越来越多国家的高度重视.美俄采取积极举措大力发展超高能含能材料技术,并在高活性金属储能材料、全氮物质、金属氢和核同质异能素研究上率先取得重大突破.在美俄带动下,德国、瑞典、印度和日本等国也纷纷启动相关发展计划和研究项目,推动超高能含能材料的研究与应用。

高活性金属储能材料。

美国不仅研究了纳米级的铝、镁、硅、硼等多种高活性储能材料(采用云雾爆轰方式,其能量可达5—6倍TNT当量),还将含纳米铝的温压炸药成功装备成巨型空爆炸弹—-“炸弹之母",其爆炸威力相当于11吨TNT;美国曾宣布研制的下一个88吨TNT当量(是俄罗斯“炸弹之父”的两倍)的高威力巨型炸弹将有可能使用能量水平更高的高活性硼燃料。

此外,美国陆军研究人员还利用纳米铝、硼、硼化铝和氮化硼纳米管等高活性纳米金属燃料积极开发先进高能量密度发射药。

俄罗斯先后在火炸药中应用了氢化铝、铝/氩共生物以及高能离子盐等超高能含能材料,如威力巨大的巨型炸弹——“炸弹之父",就是采用7.1吨含活性金属高能材料燃烧剂的液态燃料空气炸药,爆炸威力达到6倍TNT当量,是美国“炸弹之母”的4倍,其威慑力不亚于核武器。

《含能材料新型合成和诊断技术研究》

《含能材料新型合成和诊断技术研究》

《含能材料新型合成和诊断技术研究》随着科技不断发展,含能材料作为一种高能量密度的材料,在军事、航空航天、石油等领域有着广泛的应用。

因此,研究含能材料的新型合成和诊断技术具有重要的意义。

本文将介绍近年来在含能材料领域的研究进展,并探讨新型合成和诊断技术的应用。

含能材料是一类能够释放大量能量的化学品,包括炸药、推进剂等。

传统的含能材料合成方法通常是通过化学合成的方式制备,但这种方法存在着化学废物多、产率低、过程繁琐等问题。

因此,研究人员开始探索新的含能材料合成技术,以解决传统方法的不足。

一种新型的含能材料合成技术是生物合成法。

生物合成法利用微生物或酶的生物催化作用,将低碳化合物转化为高能量含能材料。

这种方法不仅可以降低生产成本,减少化学废物排放,还能实现绿色环保生产。

研究人员已经成功利用生物合成法合成了一些含能材料,如氨基硝基甲烷(AMNM),并取得了良好的效果。

另一种新型的含能材料合成技术是纳米材料合成法。

纳米材料具有高比表面积、高催化活性等优点,可以提高含能材料的能量密度和灵敏度。

研究人员通过控制合成条件和材料结构,成功制备了一系列纳米含能材料,如氧化铝纳米颗粒、碳纳米管等。

这些材料在能量释放速度、稳定性等方面表现出色,具有广阔的应用前景。

除了新型合成技术,含能材料的诊断技术也是研究的重点之一、含能材料在储存、运输、使用等过程中存在着安全隐患,因此需要及时检测和评估。

传统的含能材料检测方法通常是通过物理性能测试或化学分析来判断含能材料的性能和安全性。

然而,这些方法往往需要消耗大量时间和资源,无法满足快速检测的需求。

现代含能材料诊断技术采用了多种新技术手段,如红外光谱技术、激光诊断技术、核磁共振技术等。

这些技术具有快速、准确、非破坏性等特点,可以对含能材料进行实时监测和分析。

例如,激光诊断技术可以通过激光脉冲的反射和散射来获取含能材料的表面形貌和结构特征,从而评估其性能和安全性。

这些新技术的应用极大地提高了含能材料的检测效率和精度,有助于更好地保障生产和使用过程中的安全。

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展

纳米复合含能材料的研究进展纳米复合含能材料是一种由纳米颗粒和含能材料组成的新型材料,具有较高的能量密度和较好的性能稳定性,被广泛应用于火箭推进剂、炸药和发动机等领域。

随着纳米技术的发展,纳米复合含能材料的研究取得了重要进展。

本文将从材料设计、合成方法和应用领域三个方面综述纳米复合含能材料的研究进展。

材料设计是纳米复合含能材料研究的关键环节。

通过合理的材料设计,可以调控材料的能量密度、热稳定性和安全性能等。

近年来,研究者们提出了多种新颖的材料设计思路。

设计了一种核壳结构的纳米颗粒,核部分是高能量含能材料,壳部分是稳定剂,可以提高材料的燃烧速度和热稳定性。

还有研究者通过调控纳米颗粒的形状、大小和分布等参数来优化材料的性能,例如可以通过合成纳米片状材料来增加材料的界面活性和燃烧速度。

纳米复合含能材料的制备方法也得到了重要的突破。

传统的制备方法往往需要高温和长时间的反应,难以获得纳米尺寸和较高的纯度。

而近年来,研究者们发展了一系列高效的合成方法。

溶胶凝胶法可以在低温下制备出纳米复合含能材料,避免由于高温反应产生的杂质。

还有研究者通过仿生合成的方法,模仿生物学体系中的合成过程,成功制备出了具有纳米尺寸和高纯度的复合含能材料。

这些新的合成方法为纳米复合含能材料的大规模制备提供了新的思路。

纳米复合含能材料在许多领域都有着广泛的应用。

在火箭推进剂领域,纳米复合含能材料可以提高燃烧速度和能量密度,实现更高的发射速度和较大的载荷。

在炸药领域,纳米复合含能材料可以提高爆燃速度和爆炸威力,用于军事作战和民用爆炸器。

在发动机领域,纳米复合含能材料可以替代传统燃料,提高发动机的性能和效率。

纳米复合含能材料还可以应用于能量存储、催化剂和传感器等领域。

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mea tbe itr lc l o o n s M I ,n a o sr cu ema eil a l a po rs e d y p oet tsa l n emoe u ec mp u d ( C) a d n n —tu t r t r s s wel s r g e s s ma e b r jc a
Ab t a t A u v y o t d e n n v l e e g tc ma e il s c s h g n r y d n i o o n s( sr c : s r e f s u i s o o e n r e i t ra s u h a i h e e g e st c mp u d HEDC ) y ,
探 索研 究 。 由于含 能材料 的研 究应 用 比通用 材料受 到 更多 的制约 因素 ( 能量 、 感度 、 定性 、 安 相容 性 、 本 、 成 环保
含 能材 料 研 究 的新 动 向
11 C . HNO 类商 能量 密度 化台 物 ( D 的 合成 HE C) 目前 , HMX仍 然 是综 合性 能最 好 的高能 单 质
境适应性 的要 求 。现有 的含 能材 料还 不能 同时 满足
能量 、 感 度及综 合性 能优 良的新 型含 能材料 , 足 低 满
现 代武 器 装 备高 性 能 的 军事 需 求 , 要 人们 不 断 探 需
索 和技 术创新 。
这些要 求 , 因而许 多 研究 者 展 开 了新 型含 能 材料 的
n n me e o o s sl o / i ae c mp s e o ss to g e po ig c a a tr n o l b id o o e a o t r p r u ic n nt t o o i s p s es sr n x ldn h rce s a d c u d e a kn fn v l i r t '
d mo t a e h tt e h g n r y l w s n ii ee p o ie b a n a g e td v l p n n n e t n i e a p ia i n e s r t s t a h i h e e g o e s t x l sv s o t i r a e e o me t d a x e sv p l to . v a c
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第 2 第 4期 8卷
200 5年 1 1月
火 炸 药 学 报
Ch n s o r a fEx lsv s& P o el n s i ee J u n l p o ie o r p la t 9
新 型 含 能 材 料 的研 究进 展
凑型 ) 硝基 化合 物方 向发 展 , 其 密度 和能量 增 加 多 但
幅度都 不 大 , O 如 NC( 硝 基 立 方 烷 ) 密 度 仅 比 八 的
HMX高 4 , I 2 C O的圆 筒 比动 能 也 只 比 HMX 高 一 约7 , 目前 ONC 的爆 速 尚无试 验 数据 。 1 2 高 能低 感度炸 药 的合成 [ ] . 2 近年来 , 国内外 合 成 了一 系 列低 感 ( 钝感 ) 能 高 炸药 , 3硝基一 , , 如 一 1 2 4三唑一一 ( 5酮 NTO) 4 1 、 ,0二硝 基 2 6 8 1 一 氧 杂 4 1 一 氮 杂 异 伍 兹 烷 , , , 2四 , 0二 ( E 、 ,- 氨 基 2 2二 硝 基 乙 烯 ( OX 7 、 , T X) 1 1二 ,一 F )2 6二 氨基一 ,一 硝基 吡嗪 ( L 1 5 等 , 有 关性 3 5二 L M一 0 ) 其
管有序阵列 , 建议在新型复合含能材料方面展开广泛深入的研究 。
关键 词 : 用 化 学 ; 能 材料 ; E C; C; 米 结 构 应 含 H D MI 纳 中 图分 类 号 : J5 T 6 T 5 ; Q55 . 文献标识码 ; A 文 章 编 号 :0 77 1 ( 0 5 0—0 90 10 8 2 2 0 )40 0 —5
e e g i g e c mp u d e p o i e s d i h h r e o n e st e mu ii n b a n r a n a c me t n r y sn l— o o n x l sv s u e n t e c a g fi s n ii n t s o t i s a g e t e h n e n .Th v o e
2 2g c , 贮 能 释 能 已接 近 极 限 ; 一 方 面 , . / m ) 其 另 能
量 与感 度及 稳定 性之 间存 在 固有矛 盾 , 能量越 高 , 其 感 度越 高 , 定性 越差 。要 协调 好 这对 矛盾 , 稳 获得 高
体 的含能 材料 必 须 满 足高 能 量 密 度 、 易 损 性 和环 低
Re e r h s a o r s e f No e e g tc M a e i l s a c e nd Pr g e s s o v lEn r e i t ras
HU ANG i 。 W ANG e s a HAU NG n —in , LIJn s a Hu Z —hn , He g j ’ a i—h n
( . n tt t fCh mia a e il 1 I s iu e o e c lM t ras,CAEP,M i n a g 6 1 0 Ch n a y n 2 9 0, i a;
2 Na j g Unv r i fS in ea d Te h oo y Na j g 2 0 9 , ia . ni ie st o ce c n c n lg , ni 1 0 4 Chn ) n y n
引 言
精 确 打击 、 高效 毁 伤 能力 和 高 生存 能 力 是现 代
武器追求 的 目标 。 要实 现这 些 目标 , 为武 器能 量载 作
的C HNO 类硝 基化 合物 , C 但 HNO 类含 能材 料存 在 局 限 性 [: 方 面 晶 体 密 度 存 在 极 限 (… 一 1 一 ] 』 D
Th o — e n n CHNO i h e e g e st a e i l a e i n e p o a o y s a e i h o y Th r s a u l y o i h h g n r y d n i m t ras r n a x l r t r t g n t e r . y e c y t lq ai f h g t
大多 具有 非理 想爆 轰 特性 。
目前 国 内外 已定 型 的 I 主装 药 主要有 P XN一 M B
1 9 P X 一 2 , 一 3和 AF 7 7等 , 为复 合 炸 0 , B C 1 9 KS 3 X一 5 均
药。 主要 用 于抗高 过 载 的钻地 武 器 、 反舰 导 弹及水 下 武器 装 药 。 黄 辉[ 等 研 制 出 以 HTP 为 黏 结 剂 , 7 B HMX 或
生成 热 , 不含 ( 或少 含 ) 硝基 , 气体 生成 量及 能量 都 较
近 年 来 , I 主装 药 的研 究 中 , 现有 单质 高 在 M 对
R X 为主炸 药 的可 浇注 固化 低 易损 性炸 药 , D 其苏 珊 试验 感 度低 于 B炸 药 和 TNT, 而爆轰 能 量显 著 高于
B炸 药 ( 固相主炸 药 的质量 分 数高 达 8 ~9 ) 8 O/ 。 9 6
能 列于表 1 同时 , 内外 还合 成 了 以四嗪 、 。 国 四唑 类 为 代 表的高 氮含 能化 合物 。这 类含 能材 料具 有高 的正
等 )一种 新 型含能 材料 , , 从研 发 到应用 的周期 很 长 。 目前 已知 的含 能材 料 主要 是 以 一NO。 致爆 基 团 为
收稿 日期 :0 50 9 2 0 —90
作者简介 : 黄辉 (9 1 , , 1 6 一)男 研究员 , 在读博士 , 从事含能材料及精密装药技术研究 。
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1 OBiblioteka 火 炸 药 学 报 第2 8卷 第 4期
一 肿
瞅一 一
炸药 , 核 武 器及 其 他 先进 武 器 弹 药 中得 到 广 泛 应 在
用 。以HMX 为标 准 , DM 的合成 重 点 向笼形 ( HE 紧
1 4 不敏 感 炸药 的研 究 与应 用 . 不 敏 感 弹 药 (M ) 目前 国 内外 武 器 发 展 的 趋 I 是 势 , 用 的主装 药是 对 外界 作用 不 敏感 的含能 材料 , 所
g o p i u f c d f a i n o r u n s r a e mo i c t f HM X r s a s a d a o t r e e g tc c mp s t s i i t o u e . Th e u t i o c y t l n n n me e n r e i o o ie s n r d c d e r s ls
化和纳米结构含能 复合 材料方面的研 究进展。 研究证实 , 高能低感炸药得到长足发展和广泛应用 , HN 非C O类 高能
量密度材料仍处 于理论探 索阶段 , 不敏感 弹药 主装药 中现有单质高能炸药 的晶体 品质得到很 大提高 , 纳米 多孔硅/
硝 酸盐 复 合 材 料具 有较 强 的 爆 炸 性 质 , 一 类 值 得 关 注 的新 型 含 能 材 料 。研究 也 获 得 了装 填 R X 纳 米 线 的碳 纳米 是 D
黄 辉 ,王泽山 ,黄 亨建 李金 山 ,
(. 1中国工程物理研究院化工材料研究所, 四川 绵阳 610;2南京垃工大学,江苏 南京 209) 290 . 104
摘 要 : 介绍 了高能量密度化合物 、 分子间亚稳 态物质、 纳米结构 材料等新型含能材料 的研究概况 以及 HMX球形
e e g t t r l d s r e t p y a t n in Th r e e a r s f n n me e a b n t b f ld n r e i ma e i s e e v d o a t e t . c a o e o d r d r y o a o t r c r o u e i e wih RDX l t n n l e we e a s o t i e .I s s g e t d t a x e s v a d n e sv r s a c e s o l b o e n o e a o i r l o b an d t u g s e h t e t n i e n i t n ie e e r h s h u d e d n o n v l n i n n me e n r e i c m p st s a o t re e g t o o i . c e Ke o d : a p id c e s r y w rs p l h mit y;e e g t t ra }HEDC;M I e n r e i ma e il c C;n n — t u t r a o sr c u e
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