中国工程物理研究院化工材料研究所计算含能材料学团队在TKX-50等羟铵离子盐物化性质研究方面取得进展

1.发现了TKX-50的一个热致新相（meta-TKX-50）和-个剪切产生的新相（γ-TKX-50）.meta-TKX-50形成的温度在180℃附近,与TKX-50相比,NH3OH^＋的N-O更趋向于平行于晶胞6轴.γ-TKX-50源于TKX-50沿（010）/[101]或（010）/[101]方向的剪切.这样,TKX-50在常压下可存在三个相.

中国工程物理研究院机械工程2011年学术年会顺利召开

中国工程物理研究院（中物院）机械工程会议是中物院科协主办的机械工程类年会,迄今已成功举办19届。本届学术年会由中物院电子工程研究所承办,会议共收录论文108篇,其中涉及含能材料合成与表征、含能材料部件制造与检测的机械类论文11篇。

化工材料研究所承办第三届中俄青年学术研讨会行

由中物院国际合作交流部、俄罗斯国家原子能集团公司国际合作局主办,化工材料研究所承办的第三届中俄青年学术研讨会于2011年11月16日-17日在科学城九龙宾馆多功能厅隆重举行。俄罗斯国家原子能集团公司代表团11位代表及来自中物院流体物理研究所、化工材料研究所、总体工程研究所、激光聚变中心的科技人员百余人参加了会议。化工材料研究所科技委副主任舒远杰主持了会议。

非线性等转化率的微、积分法及其在含能材料物理化学研究中的应用—Ⅱ.TNMA、BTNEDA和TNETB的热分解

采用高灵敏布鲁顿玻璃薄膜压力计研究了真空、高温低装填和低温高装填密度条件下2,2,2-三硝基乙基-N-硝基-甲烷(TNMA)、二(2,2,2-三硝基乙基-N-硝基)乙二胺(BTNEDA)、4,4,4-三硝基丁酸-2,2,2-三硝基乙酯(TNETB)的热分解过程。由热分解气体的标准体积(VH)和分解速度(dVH/dt)对时间(t)的关系曲线,得到了TNMA、BTNEDA和TNETB在不同温度下热分解反应的诱导期(tin)、半分解期(t1/2)、初速(W0)、极大速度(WM)和极大速度到达时间(tM)。用非线性等转化率微、积分法所得的表观活化能Ea用于校验由lgx(x=tin、t1/2、W0、WM、tM)-1/T关系得到的表观活化能Ea。结果表明,Ea与各特征值所得的对应Ea间的相对误差在±10%以内。

化工材料研究所含能分子创制团队在钝感炸药、含能离子液体等方面取得进展

1.采用碱金属配位稳定化N5^-离子的策略,制备了结构稳定的三维骨架五唑钠盐MPF-1,晶体骨架中含有两种五唑纳米笼结构(Na20N60和Na24N60),每个N5-离子与五个相邻钠离子配位成五边形,并通过强金属配位键组装成为类沸石结构骨架。相比已有五唑离子盐,MPF-1表现出优秀的热稳定性(147.5℃)。

剪切增稠液及其复合材料的研究进展

剪切增稠液(STF)作为新一代智能耗能材料广泛应用于抗刺扎、抗冲击和阻尼减振等领域。介绍STF的特性和剪切增稠机理,综述STF复合材料的制备方式,包括浸渍或喷涂、夹层或填充、共混以及胶囊化;分析STF复合材料的抗刺扎性能、抗冲击性能、阻尼减振性能与应用。建议进一步探索STF的剪切增稠机理,研发对环境不敏感、长使用寿命、可在高冲击速率下应用、磁流变性或电流变性的STF复合材料。

剪切增稠液胶囊增强硅橡胶复合材料抗冲击性能的数值模拟研究

冲击会对实战条件下武器的安全性和可靠性带来影响,因此必须使用抗冲击材料来提高武器系统的安全性。随着武器装备的高速发展,传统的聚合物抗冲击材料已逐渐不能满足要求,因此需要开发兼顾高效、轻质、智能、多次防护、多功能的抗冲击防护材料。将剪切增稠液(STF)胶囊分散在硅橡胶中制备了新型抗冲击复合材料,应用LS-DYNA程序ALE算法对落锤冲击STF/硅橡胶复合材料的过程进行了动力学建模,通过数值模拟研究了复合材料的抗冲击性能,并讨论了冲击速度、STF液滴分布结构以及吸能液体对复合材料抗冲击性能的影响。

剪切增稠凝胶/环氧树脂复合材料的制备及性能研究

剪切增稠凝胶(STG)是近年来引起人们极大研究兴趣的一种剪切增稠材料,表现出冲击硬化效应。将STG与环氧树脂材料进行复合,获得一种强度更高的STG增强环氧树脂材料,一方面解决剪切增稠材料在实际过程中的冷流问题,另一方面通过高分子聚合物与剪切增稠凝胶材料的耦合作用,进一步改善环氧树脂的脆性以抗冲击防护性能。采用热分析表征样品的热稳定性;采用电子万能材料试验机对复合材料进行了多重拉伸速率的拉伸力学性能测试;采用扫描电子显微镜对材料进行微观结构观察。

变温域纤维增强复合材料的损伤定位研究

纤维增强复合材料因其轻质高强、易成型和可设计性强等优异性能,成为众多工程结构用材首选,然而其结构易产生多种形式损伤,降低了材料的可靠性和安全性,故对复合材料进行实时健康监测及损伤定位研究具有重要意义。声发射(Acoustic emission,AE)技术可以有效地检测复合材料中的微小损伤,基于光纤光栅声发射监测系统不受电磁干扰,可在多点同时测量多个物理量,但实现高精度损伤定位仍需进一步研究。为此,构建了一种四通道温度自适应光纤布拉格光栅(Fiber Bragg gratings,FBG)声发射监测系统,可以快速追踪、及时反馈、实时监测FBG的中心波长变化,提高定位精度,在变温域内对碳纤维增强复合材料的损伤定位进行监测,研究结果表明,该系统平均损伤定位误差为12%。

含能材料的组装及其性能研究进展

含能材料的形貌及结构对其各项性能具有显著影响,为改善现有含能材料的固有性能,含能材料的组装是一种有效的技术手段。基于国内外学者的相关工作,从单一组分含能材料通过组装直接影响结构从而调控其性能、多组分复合含能材料的组分及复合结构协同调控性能两个角度出发,综述了当前含能材料的组装方法及其对性能的调控效果,阐述了其它功能材料组装对含能材料的启示。当前,单一组分含能材料组装可以带来新的炸药形貌,多组分组装可以弥补现有性能调控的不足,实现能量及安全性能协同提升,但含能材料的组装发展还面临着组装方法单一、过程调控难、组装机制尚不明确、多组分研究不够深入等问题。未来研究可以重点关注含能材料晶体组装理论完善、微介观表征技术发展及新组装技术探索三个角度。

基于轴芯材料可切换的同轴3D打印技术及应用研究

目前,主流的直书写3D打印多材料打印方法是通过设计多个入口挤入汇合到单个出口挤出的喷头,材料按照需要有机地结合在一起,实现不同性能的组合。但是,多材料增材制造需要各材料之间具有优异的黏合强度,同时需要材料参数满足高黏度和剪切变稀的特性以符合3D打印的各项要求。为了实现多材料的连续稳定性打印,通过设计一种轴芯材料具有快速切换功能的同轴挤出3D打印喷头及其打印系统,研究多材料同轴打印原理及打印实验。CCM3D喷头允许不同流变特性的轴芯材料稳定地选择性挤出,实现多材料同轴制造。通过生成多材料G代码进行打印,展示了轴芯两种不同黏性材料之间的快速切换以及2D图像的打印,利用同轴多材料的打印优势,将不同弹性模量的硅胶选择性嵌入同轴线条轴芯,展示了其打印3D模型的能力。

纳米复合含能材料的研究进展

对纳米复合材料的研究进展进行了综述,例举多种纳米复合材料的制备方法:sol-gel法、溶剂/非溶剂法、高能研磨法、多孔金属/填充物复合法。对这些制备方法及制品的性能进行了分析,认为纳米复合材料提供了研究含能材料的新角度,改进了纳米粉体含能材料储存使用过程的安全性,减轻了粒子团聚现象,有利于充分发挥材料的纳米特性。纳米复合含能材料的制备技术、制备工艺参数及制品结构对其性能的影响规律研究还处在探索阶段,今后还需理论和实践两个方面进行更加深入地分析、探讨。

纳米多孔硅复合材料爆炸反应的实验与理论研究

纳米结构多孔硅具有极高的孔隙率和比表面积，在其孔隙内掺入硝酸盐组分形成一种可发生爆炸反应的复合材料。实验表明：①多孔硅的比表面积越高，与相关组分的接触面积越大，爆炸越迅猛；②新鲜制备的多孔硅较易发生爆炸，经过存放后需要更高的触发能量才能发生爆炸；③多孔硅-硝酸盐复合材料的爆炸过程与硝酸盐的种类有关，在实验条件下，掺碱金属硝酸盐的复合材料不发生爆炸，而掺镧系金属硝酸盐的复合材料可以发生爆炸；④在镧系硝酸盐中，硝酸钆和硝酸镧最为敏感，在滴加较低浓度时就发生爆炸，而硝酸铒需要在滴加较高浓度时才会发生爆炸。我们依据已有的硅氢加成反应和过渡金属催化炸药分解反应，首次提出了多孔硅-硝酸盐复合材料的微观结构模型，使用这种模型可以合理地解释实验中的爆炸现象。

新型含能材料的研究进展

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HM X球形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,非CHNO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,是一类值得关注的新型含能材料。研究也获得了装填RDX纳米线的碳纳米管有序阵列,建议在新型复合含能材料方面展开广泛深入的研究。

HNS的细化工艺研究

研究了低温结晶法制备超细六硝基 (HNS)的工艺 ,把炸药溶液高度分散成细流状态加到低温水中 ,并加入合适的表面活性剂 ,得到比表面积达 2 3m2 ·g-1,平均粒径为 0 .36 μm ,纯度为98.5 %的亚微米HNS。

聚合物/纳米SiO_2复合材料的研究进展

纳米SiO2 粒子具有许多新的特性 ,利用它对聚合物进行改性 ,可以得到具有特殊性能或性能更加优异的聚合物 /纳米SiO2 复合材料。介绍了纳米SiO2 特性、聚合物 /纳米SiO2 复合材料的制备方法以及我国聚合物 /纳米SiO2

空心玻璃微珠／环氧复合材料的制备及性能研究

制备了空心玻璃微珠/环氧复合材料。通过力学性能、固化收缩率、热性能等测试考察了空心玻璃微珠粒径、填充量、硅烷偶联剂处理对树脂及固化物性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂改善了空心玻璃微珠与树脂基体的相容性。复合材料的力学性能随着空心微珠粒径减小而增大。随着空心微珠填充量的加大,固化物拉伸强度有所降低,冲击强度和弯曲强度在空心玻璃微珠质量分数为2%时达到最大值,比纯树脂分别提高了30%和34.2%,同时材料的固化收缩率和密度降低,玻璃化转变温度升高。

微波固化环氧泡沫材料的结构和性能研究

以聚酰胺树脂、E51、E31环氧树脂为主要原料,以水为发泡剂,用微波方法制备了环氧泡沫材料,测定了环氧泡沫材料的密度和压缩性能,并对泡沫材料进行了FTIR、TGA、SEM、DMA分析。结果表明,用微波固化制备环氧泡沫材料具有高效率的特点,所制备的环氧泡沫具有优良的压缩力学性能;环氧组成对泡沫密度、泡沫结构、动态力学性能和热分解行为有较大影响。

玻纤增强聚苯硫醚复合材料的增韧研究

针对玻纤增强聚苯硫醚材料韧性差的问题,对聚苯硫醚/玻璃纤维复合体系的增韧进行了研究,考察了玻纤、改性聚合物、有机超细粒子对复合材料力学性能的影响。采用基体增韧(预增韧)与有机超细粒子增韧技术,在保持复合材料拉伸强度和模量的同时,较大地提高了冲击强度,获得了综合力学性能优异的纤维增强聚苯硫醚材料。

多孔硅／高氯酸钠复合材料合成与爆炸特性研究

采用电化学阳极氧化法制备多孔硅,考察不同阳极氧化条件下多孔硅孔隙率及膜厚变化规律,分析阳极氧化条件、高氯酸钠溶液浓度及多孔硅贮存方法等对多孔硅/高氯酸钠复合材料爆炸特性的影响。结果表明,多孔硅孔隙率随阳极氧化电流密度增加而增大,当电流密度达到50mA.cm-2时趋于稳定,当氢氟酸浓度增加时多孔硅孔隙率反而减小,而阳极氧化时间延长时多孔硅孔隙率呈先增加后减小现象,且氧化时间为30min时孔隙率最大;多孔硅膜厚随时间增加而增大,其生长速度为2μm.min-1左右;当新鲜多孔硅形成后,其表面出现微裂缝,内部含大量长度为40μm,宽度为2～3μm硅柱;当新鲜或乙醇贮存7天内的多孔硅浸入浓度不小于0.1g.mL-1NaClO4甲醇溶液后,形成的多孔硅/高氯酸钠复合材料能够发生爆炸。