镁/聚四氟乙烯点火药研究进展

镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)是一种高能点火药,因其能量密度大、燃烧温度高、点火能力强,在含能材料领域具有广阔的应用前景。综述了Mg/PTFE的研究进展,基于Mg/PTFE在点火、燃烧及红外辐射领域的应用,介绍了原料配比、粒径、装药密度、制备工艺、气氛环境等因素对药剂性能的影响,并讨论了药剂的燃烧机理。以药剂的性能提升为导向,详述了在基础配方Mg/PTFE中使用铝镁合金、添加无机非金属等材料对其性能的影响,并指出Mg/PTFE后续研究应该以新型配方探索、制备工艺优化以及燃烧机理的深入研究为主,以期为该药剂进一步发展提供参考。

基于Al/CuO_x复合薄膜半导体桥间隙点火性能研究

为了提升半导体桥(SCB)的点火能力,尤其是点燃钝感药剂的能力,采用磁控溅射技术将Al/CuO_x复合薄膜与半导体桥相融合,形成含能点火器件,并研究了该含能点火器件的发火感度和点火能力。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)研究了Al/CuO_x复合薄膜的微观形貌和组成。结果表明,在溅射过程中氧化铜薄膜主要以黑铜矿(Cu_2^(1+)Cu_2~1+O_3)形式存在;复合薄膜中Al、Cu、O三种元素质量分数分别为28.8%,32.5%和38.7%,且Al与Cu原子比例接近于理论比1:1;差示扫描量热仪(DSC)显示Al/CuO_x复合薄膜放热量约为2175.4J·g^(-1);高速摄影技术测试Al/CuO_x复合薄膜的燃烧速率约为3.0m·s^(-1);兰利法测得该含能点火器件50%发火电压为8.45 V,99.9%发火电压为12.39 V。点火能力实验表明,在点火间隙为4 mm时,该含能器件能够点燃钝感点火药硼-硝酸钾(B/KNO_3)药片,显著提升了半导体桥的点火能力。

厚度对MEMS换能元薄膜电阻率的影响研究

为完善微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS)火工品薄膜换能元设计理论,减小微尺度下换能元参数的设计误差,保证设计电阻及MEMS火工品的作用性能,理论分析了微尺度下薄膜电阻率的影响因素,采用磁控溅射进行了不同材料(Al、W、Cr、Ni-Cr)、不同微纳米厚度(<2μm)薄膜的制备,并对不同厚度薄膜的电阻率参数进行表征,揭示了微纳尺度下电阻率的尺度效应规律,获得了相应的拐点数据。

MEMS火工品设计方法探讨

针对MEMS火工品的优点和关键特征进行了梳理总结,从微结构换能元设计、微纳结构药剂设计、微含能器件设计、微起爆序列设计4个方面对MEMS火工品设计方法进行了综合阐述。最后,从构建MEMS火工品数字化设计体系、提升集成与装配工艺设计水平、增强多学科多尺度协同设计能力3个方面,陈述了对MEMS火工品设计未来发展思路的一些见解,以期为形成完善的MEMS火工品设计体系提供借鉴。

绿色起爆药2,4,6-三叠氮-1,3,5-三嗪的制备及性能研究

以三聚氰氯和叠氮化钠为原料,在室温条件下搅拌反应,得到流散性好的白色粉末固体2,4,6-三叠氮-1,3,5-三嗪(TAT),结合元素分析、红外光谱、质谱分析,确定了TAT的化学结构。研究了TAT的热稳定性、真空安定性、感度以及起爆能力等性质。结果表明:TAT的热分解温度为190℃,5s延滞期爆发温度为170℃;在60℃下连续40h放气量仅为0.03m L/g,真空安定性好;爆热为4 375 J/g,比容为700.0 m L/g;静电感度明显低于氮化铅(LA)和斯蒂芬酸铅(LTNR)。TAT具有很强起爆能力,5mg TAT能够有效起爆70mg黑索今。

调制周期对Al/MoO3反应薄膜热性能和发火性能的影响

为了考察调制周期对反应薄膜性能的影响,采用磁控溅射技术制备了厚度为3μm,调制周期为50,150 nm和300 nm的Al/MoO3反应薄膜,采用差示扫描量热仪(DSC)探索了调制周期对Al/MoO3反应薄膜放热过程和反应活化能的影响;使用高速摄影和激光点火技术研究了三种调制周期反应薄膜的燃烧速率,通过与半导体桥和桥丝融合形成含能点火器件,考察了调制周期对电流和电压发火感度的影响。结果显示调制周期由50 nm增加到300 nm时,Al/MoO3反应薄膜燃烧速率由5.35 m·s^-1降低到1.75 m·s^-1。三种调制周期(50,150,300 nm)Al/MoO3反应薄膜半导体桥点火器件的50%电流发火电流分别为1.44,1.74 A和1.87 A;Al/MoO3反应薄膜桥丝点火器件的50%发火电流分别为0.08,0.65 A和1.02 A;将Al/MoO3反应薄膜与半导体桥和桥丝换能元结合形成点火器件,在点火间隙为1 mm的情况下,能够点燃钝感点火药硼-硝酸钾(B-KNO3)药片,提升点火系统的点火能力和可靠性。

Al/CuO二维多层薄膜点火药的制备与性能研究

采用磁控溅射技术,制备了具有不同调制周期(150nm,300nm,600nm,1 200nm)的Al/CuO二维多层薄膜点火药,对不同调制周期的Al/CuO多层薄膜形貌、结构、热行为进行分析,测试了Al/CuO多层薄膜在不同电压下的电爆特性;此外,使用激光点火和高速摄影技术,研究了调制周期对Al/CuO多层薄膜燃烧速率的影响。研究结果表明,4种Al/CuO复合薄膜仅有调制周期为300nm和600nm的复合桥膜发火,而且能够有效点燃B-KNO3药片。

绿色起爆药5-硝基四唑亚铜(DBX-1)研究进展

5-硝基四唑亚铜(DBX-1)是一种不含有毒重金属的绿色起爆药,从发现至今一直备受关注,合适的发火感度、优异的起爆能力和输出能力、良好的相容性和耐温性能使DBX-1被认为是最有可能代替叠氮化铅(LA)的绿色起爆药。5-硝基四唑钠(5-NaNT)是制备DBX-1的原材料,本研究针对5-NaNT在合成过程中存在的问题,对DBX-1的研究进展进行了综述,详细介绍了DBX-1从实验室合成到百克量制备的发展历程和5-NaNT合成路径演变过程,指出DBX-1后续研究应以提高合成过程安全性、掌握工艺参数对晶体形貌的影响规律、调控发火感度以及完善性能评估体系等为重点,为工程化应用奠定技术基础。

5-硝胺基四唑钡起爆药的制备与性能研究

以5-硝胺基四唑和氢氧化钡为原料,合成了二水合5-硝胺基四唑钡(Ba(NAT)(H_(2)O)_(2)),经过高温除水,获得Ba(NAT)无水产物,对该化合物的结构、热分解性能进行表征分析,并对其感度性能、5s爆发点、比容、爆热、起爆性能进行测试。结果表明:与常见起爆药相比,Ba(NAT)具有极强的热稳定性,其对撞击、摩擦、火焰和静电均钝感,且能够起爆耐高温炸药HNS,可以作为耐高温起爆药应用于航空、航天、油田开采等领域。

钙钛矿含能材料DAP-4的制备工艺

为了确定钙钛矿型含能材料DAP-4的最佳制备工艺,以六水三乙烯二胺、高氯酸铵、高氯酸为原料,首先通过单因素实验确定了对DAP-4产率影响较大的因素是高氯酸体积、去离子水体积和出料温度,影响较小的因素是反应时间和反应温度。以此为基础,通过设计三因素三水平正交试验确定了最佳制备工艺,并测得各个实验条件下DAP-4颗粒的粒度、热分解性能及感度。结果表明,各因素对DAP-4产率影响的大小顺序为:高氯酸体积=出料温度>去离子水体积;最佳制备工艺为:高氯酸体积(质量分数35%)为32.6mL(投料比为1:1:7.5),去离子水体积为125mL,出料温度为20℃,此条件下DAP-4的产率可达到95.9%;改变高氯酸体积、去离子水体积、出料温度等条件对DAP-4的形貌和粒度影响不大,粒径分布在50~90μm之间;不同工艺条件下合成的DAP-4样品表观活化能在175~217kJ/mol之间,撞击感度和静电感度均钝感。

静电自组装GO/Al/CuO的制备与性能研究

采用Modified Hummers法制备氧化石墨烯(GO),利用氧化石墨烯的静电力作用,静电自组装制备了GO/Al/CuO亚稳态分子间复合物。对样品的微观形貌、结构和热反应特性及感度进行研究测试。结果表明:自组装法增大了组分粒子的接触,纳米Al和纳米CuO粒子均匀负载在GO片层;与物理混合法相比,静电自组装制备的GO/Al/CuO反应放热量达到1 394 J/g,提高了61.34%,撞击、摩擦和火焰感度均有所降低。

4,6-二硝基-7-氧-苯并氧化呋咱钾一水合物(KDNP·H_2O)的性能及应用研究

为推进新型单质起爆药4,6-二硝基-7-氧-苯并氧化呋咱钾一水合物(KDNP·H_2O)的军事应用,开展了KDNP·H_2O的性能特征分析及应用基础研究。测试并分析了其晶体结构、相容性、吸湿性以及热性能,按照国军标测试与评估了其感度性能与爆炸性能,并与斯蒂芬酸铅(LTNR)的性能进行对比。此外,研究了KDNP·H_2O和LTNR在半导体桥(SCB)中发火时间,以及KDNP·H_2O作为始发装药的3种半导体桥点火器的作用时间。结果表明KDNP·H_2O是一种可以替代斯蒂芬酸铅的新型起爆药,以其优于LTNR的感度性能和较快的作用时间有望应用于火工品中。

起爆药半导体桥等离子体点火特性研究进展

基于半导体桥(Semiconductor Bridge,SCB)火工品换能元SCB作用对象绝大部分是起爆药的现状,为探究半导体桥与起爆药间的响应规律和作用机理,系统地介绍了半导体桥等离子体的特性参数及变化规律,论述了半导体桥等离子体点火机理的研究进展,并归纳总结了等离子体与药剂相互作用规律,以期为新型药剂的设计和等离子体起爆技术的发展提供参考。

不同调制周期的Al/MoO3半导体桥发火器件电爆性能研究

采用磁控溅射技术制备总厚度为6μm,调制周期分别为134nm/166nm和22nm/28nm的Al/MoO3复合薄膜,并将其与半导体桥(SCB)整合形成含能半导体桥(ESCB)发火器件,研究了Al/MoO3含能薄膜及SCB-Al/MoO3含能半导体桥的性能。DSC分析表明,调制周期为22nm/28nm的薄膜只有1个放热峰,其活化能为245k J/mol;调制周期为134nm/166nm的薄膜有3个放热峰,最大放热峰的活化能为200k J/mol。22nm/28nm的含能薄膜燃速为5.34m/s;134nm/166nm的含能薄膜燃速为1.79m/s。随着调制周期的增加,SCB-Al/MoO3的临界发火时间变长,调制周期对临界发火能量、作用总时间、作用总能量无影响,SCB-Al/MoO3(22nm/28nm)的电压发火感度高于SCB-Al/MoO3(134nm/166nm)。

耐高温起爆药高氯酸-三乙烯二胺合铵的性能表征

以三乙烯二胺、高氯酸铵、高氯酸为原料合成了高氯酸-三乙烯二胺合铵(DAP-4);采用元素分析、扫描电镜、X射线衍射对该化合物的结构进行了表征,采用DSC、TG等对其物理性能、热性能、感度性能、安定性、爆热、比容、起爆性能、相容性等进行了测试和评估。结果表明,DAP-4密度为1.839g/cm^(3),晶体密度为1.923g/cm^(3);吸湿性和耐热性均较好;真空安定性合格;撞击感度为21.5cm,摩擦感度为56%,火焰感度为7.8cm,热丝感度为527.0mA,静电不发火,安全性较好;爆热为6194J/g;250mg的DAP-4能够起爆RDX;DAP-4与TNT、PYX、KClO_(4)、XM-19镍基合金均相容,与RDX、HNS、T10钢、0Cr18Ni9不锈钢、B19M白铜、5A02铝材、2A12-T4铝材、黄铜、铁镍钴玻封合金均不相容。