炸药纳米晶界面组装机制及冲击起爆性能研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11502243
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:22.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A1201.爆炸力学
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:曾贵玉; 黄兵; 文玉史; 王军; 马志刚;
- 关键词:
项目摘要
Nano explosives exhibit a lot of outstanding performances such as the high energy releasing velocity and high sensitivity to short-pulse stimulation, which attained practical applications as the initiating explosives in modern weapon systems. However, nano explosives are easily to agglomerate and lose some performance underthe stimulation from exoteric environment such as the heat, solvent, electron beam, etc. For a long time, such disordered thermal agglomeration phenomenon was an urgent problem needing to be overcome. Currently, the basic theory on influences of agglomeration is not clear, and few works were done from another view for the ordered particle interfacial assembly based on the environment abduction. In this program, nano CL-20 and other explosives are selected to point out the interfacial assembly and structure evolution behaviors with the combination of experimental observations and theoretical simulation. Then, a particle assembly mechanism will be proposed based on the kinetic model for crystal growth resulting large and uniform crystals, and the shock initiation performance of crystals after such assembly will also be investigated. From this research we can obtain the key driving force of explosive nano-crystallines interfacial assembly from surface physical and chemical properties, facilitating the understanding of agglomeration and crystal growth process. In addition, results achieved from this research can be favorable to study explosive crystals with different morphology, providing a novel route for the preparation of high-quality explosive crystals with high energy and low sensitivity, which can definitely improve the safety performance of munitions.
纳米炸药具有能量释放速率高、对短脉冲刺激敏感等优异性能,在武器用起爆传爆序列已获实际应用,但其在制备、表征和应用过程中均易受外界环境如热、溶剂、电子束等刺激发生颗粒团聚而失去部分性能。长期以来,无序热团聚一直是该领域所需迫切解决的重要问题,当前影响纳米炸药团聚的基础理论尚不清晰,且缺少从另一角度对特定环境诱导的纳米颗粒有序界面组装进行研究。本项目以CL-20等纳米炸药为对象,结合实验观测与理论模拟,研究炸药纳米晶在溶剂、热诱导下的颗粒组装和结构演化行为,分析其定向生成均匀大颗粒晶体的反应机制,建立纳米晶组装动力学模型,并研究组装晶体的冲击起爆性能。本研究不仅可以从表界面物理化学探明炸药纳米晶界面组装的关键驱动力,对揭示其团聚及晶体学生长过程有重要意义;还可为不同晶体形态炸药的研制起到指导作用,有望为高品质炸药晶体制备提供一条新的技术途径,降低敏感高能炸药的冲击波感度,显著改善弹药安全性能。
结项摘要
纳米炸药具有临界起爆直径低、能量释放速率快等优点,在武器用始发药等领域有重要应用价值。然而,纳米炸药在受到外部刺激条件下容易发生颗粒团聚。长期以来,无序热团聚一直是该领域所需迫切解决的重要问题,而缺少从另一角度对特定环境诱导的纳米颗粒有序界面组装进行研究。在本项目中,我们首次发现并报道了纳米炸药在溶剂、热的双重诱导下,会发生有序界面组装的行为。炸药原材料颗粒状态、溶剂介质的种类、反应温度、以及表面活性剂等功能添加剂都会对组装晶体产生明显影响。同时,该自组装过程在含能材料中具有一定普适性,我们选取典型的“高能派”代表CL-20、HMX以及“钝感派”代表TATB、LLM-105这四种炸药,深入开展了组装行为和规律研究。所获得的组装炸药粒径可从几微米至几百微米、形貌和粒径十分均匀、表面光滑、内部无杂质缺陷,且晶体强度、密度均与通过溶剂/反溶剂重结晶获得的高品质炸药相当。通过对组装过程的中间态进行捕捉,结合晶体内切剖面表征和晶型定量分析,我们成功获得了纳米炸药发生热介稳组装的反应机制,并建立了Avrami组装动力学模型。与此同时,采用DFT、分子动力学和粗粒方法,对CL-20纳米晶在不同溶剂中的组装行为进行了理论模拟研究。令人欣喜的是,通过自组装获得的高品质炸药机械感度显著降低,且相比于重结晶法获得的高品质炸药而言感度还要进一步降低。此外,该法相比于重结晶而言,不仅有望制备出粒径更大、分布更均一的高品质炸药晶体,同时反应过程简单,工艺放大稳定性良好。通过组装前后的炸药冲击起爆性能研究结果表明,通过炸药纳米晶界面热介稳组装的炸药晶体(如CL-20、HMX等),其晶体内部致密,不容易被冲击波引爆,冲击波感度相比于采用溶剂/非溶剂重结晶的高品质炸药晶体而言还要进一步降低,表明组装晶体的安全性能比重结晶法获得的炸药更优。也就是说,通过本项目,获得了一种十分具有应用潜力、普适性强的含能晶体构筑新策略。
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
混合炸药设计研究进展
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:含能材料
- 影响因子:--
- 作者:杨志剑;刘晓波;何冠松;李玉斌;聂福德
- 通讯作者:聂福德
Fabrication and characterization of HMX@TPEE energetic microspheres with reduced sensitivity and superior toughness properties
具有降低灵敏度和优异韧性的 HMX@TPEE 含能微球的制备和表征
- DOI:10.1016/j.compscitech.2017.02.017
- 发表时间:2017-04-12
- 期刊:COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY
- 影响因子:9.1
- 作者:Li, Yubin;Yang, Zhijian;Gong, Feiyan
- 通讯作者:Gong, Feiyan
Improved mechanical properties of highly explosive-filled polymer composites through graphene nanoplatelets
通过石墨烯纳米片改善高爆炸性填充聚合物复合材料的机械性能
- DOI:10.1002/pc.24431
- 发表时间:2018-11-01
- 期刊:POLYMER COMPOSITES
- 影响因子:5.2
- 作者:He, Guansong;Gong, Feiyan;Liu, Shijun
- 通讯作者:Liu, Shijun
The effect of wax coating, aluminum and ammonium perchlorate on impact sensitivity of HMX
蜡涂层、铝和高氯酸铵对HMX冲击敏感性的影响
- DOI:10.1016/j.dt.2017.05.022
- 发表时间:2017-12-01
- 期刊:DEFENCE TECHNOLOGY
- 影响因子:5.1
- 作者:Li, Yu-bin;Pan, Li-ping;He, Guan-song
- 通讯作者:He, Guan-song
Bioinspired interfacial reinforcement of polymer based energetic composites with a high loading of solid explosive crystals
高负载固体爆炸晶体的聚合物基含能复合材料的仿生界面增强
- DOI:10.1039/c7ta03424e
- 发表时间:2017-07-14
- 期刊:JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
- 影响因子:11.9
- 作者:He, Guansong;Yang, Zhijian;Yan, Qi-Long
- 通讯作者:Yan, Qi-Long
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其他文献
TATB/CL-20 复合装药结构的 3D 打印成型技术
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:含能材料
- 影响因子:--
- 作者:黄瑨;王军;毛耀峰;徐瑞娟;曾贵玉;杨志剑;聂福德
- 通讯作者:聂福德
聚多巴胺改性的CL-20和FOX-7炸药力学性能及热稳定性
- DOI:10.11943/cjem2021019
- 发表时间:2021
- 期刊:含能材料
- 影响因子:--
- 作者:杨学林;曾诚成;巩飞艳;杨文彬;杨志剑
- 通讯作者:杨志剑
本征型自修复高聚物粘结炸药的制备与损伤愈合性能
- DOI:10.13801/j.cnki.fhclxb.20210107.001
- 发表时间:2021
- 期刊:复合材料学报
- 影响因子:--
- 作者:李玉斌;王征;潘丽萍;杨志剑;王维欣;蓝林钢
- 通讯作者:蓝林钢
基于聚多巴胺的仿生界面设计在含能材料中的应用研究进展
- DOI:10.11943/cjem2019279
- 发表时间:2020
- 期刊:含能材料
- 影响因子:--
- 作者:林聪妹;何伟;巩飞艳;何冠松;刘佳辉;曾诚成;杨志剑;严启龙
- 通讯作者:严启龙
三氨基三硝基苯基高聚物粘结炸药热力学性质的理论计算研究
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:Acta Physica Sinica
- 影响因子:1
- 作者:范航;何冠松;杨志剑;聂福德;陈鹏万
- 通讯作者:陈鹏万
其他文献
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