火工药剂微装药技术现状及后续发展思考

相比传统火工品,MEMS火工品的结构、尺寸及制造工艺发生了颠覆性变化,对火工药剂提出了低能输入、高能输出、小尺寸装药、小尺寸传播及与MEMS工艺相兼容等新要求。为了适应MEMS火工品的发展,原位叠氮化反应装药技术、增材制造装药技术、物理气相沉积薄膜装药技术等微装药技术受到广泛关注和研究。本文介绍了适合于MEMS火工品的几种微装药技术的国内外研究现状,并提出了后续发展思路。

叠氮化银起爆药连续化合成芯片的设计与应用研究

针对叠氮化银(AgN3,简写为SA)起爆药合成过程对于反应溶液快速混合的要求,设计制作了连续反向旋T形微混合芯片,并采用Ansys Fluent仿真模拟软件对芯片结构及反应物流速等因素对混合效率的影响规律进行了研究,优化获得了高效微混合芯片结构。使用该芯片进行了纳米SA起爆药的连续化合成,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)研究了SA起爆药的形貌、成分结构与热性能。结果表明:当微混合芯片的通道尺寸为1 mm,对撞角度180°,反应物流速4 mL·min^(-1)以上时,可获得接近100%的混合效率。通过调节反应物流速、浓度和添加表面活性剂,可有效调控产物粒径及其分布,且反应产物主要成分为正交晶系的AgN3晶体。相较常规方法,使用微流控方法制备的SA起爆药放热峰温度由365.2℃提前到358.2℃(降低7℃),且放热量由851.6 kJ·kg^(-1)升高到976.7 kJ·kg^(-1)(升高14.7%),表明微流控方法制备的SA起爆药具有更高的反应活性和能量。

基于微流控技术的微纳米HNS制备在线监测研究

为了实时掌握微纳米火工药剂制备过程的安全性及产品质量的稳定性,以典型传爆药六硝基茋(HNS)为研究对象,基于微流控、温度传感、压力传感及近红外测试技术设计微流控在线监测系统,对微纳米HNS制备过程进行在线监测研究。结果表明:制备过程中,两相流体的混合是一个放热过程,流体温度由19.4℃升高至23.6℃,且其在通道中充分混合需要一定的停留时间;过长的混合时间和通道内温度分布不均等因素会导致最终产品的粒径变大且分布较宽;微流体注射泵达到稳定工作至少需5 min左右,微通道内的最大压力可达0.15 MPa左右;通过近红外光谱的特征峰位置与吸光度强度,可以判断连续制备过程中流体参数及产品粒度分布的稳定性。

赣芝系列芝麻品种的引种与筛选

为筛选适应湖南生态区大面积推广的芝麻品种,在湖南长沙、怀化对赣芝系列12个芝麻品种开展引种试验,结果表明:赣芝系列芝麻品种的单株产量表现出极显著的地域差异,长沙的增产潜力更高,长沙点的黑芝麻品种单产显著高于怀化;白芝麻品种单株蒴数和单株产量都表现出极显著的地域差异;丰产性最好的黑芝麻品种是赣芝19号,白芝麻品种是赣芝12号;赣芝9号、赣芝10号、赣芝14号、赣芝18号、赣芝11号、赣芝19号、赣芝20号表现高产、抗倒、抗病、成熟期蒴果轻度开裂,可在湖南各生态区进行生产试验,赣芝12号、赣芝15号、赣芝17号较对照增产幅度超过20%,但植株倒伏,可进一步进行多点小区试验。

MXene/Cd(N_(3))_(2)复合薄膜起爆药的制备及性能研究

针对深空复杂应用环境对火工品耐高温起爆药的迫切需求,通过静电相互作用的表面自组装方式构建了一种MXene基叠氮化镉(MXene/Cd(N_(3))_(2))复合薄膜耐高温起爆药。采用扫描电镜、X射线能谱、X射线衍射以及红外光谱对MXene/Cd(N_(3))_(2)复合薄膜起爆药的微观形貌及结构进行表征;通过差示扫描量热及热重等分析方法研究其热性能,并采用高速摄影记录其爆轰过程。结果表明:MXene纳米材料表面丰富的官能团可使Cd(N_(3))_(2)在MXene片层上分布均匀,粒径约50 nm,且在较大空隙中无沉积堆叠现象;MXene纳米材料的高比表面积和优异的导热性能可有效促进Cd(N_(3))_(2)的热分解,热分解温度为378.42℃;MXene纳米材料与Cd(N_(3))_(2)复合不会影响Cd(N_(3))_(2)的晶型及输出威力,制备所得的MXene/Cd(N_(3))_(2)复合薄膜起爆药以较少的药量即可实现点火起爆。

龙山药用百合的产业现状与发展方向

近年龙山百合产业规模不断壮大,产量和销量均居全国第一。介绍了龙山百合种植面积初具规模、生产水平不断提高、加工企业初具雏形、创品夺牌卓有成效的产业现状,指出其存在种性退化、连作障碍、科技支撑缺乏、社会服务体系不完善、精深加工滞后的问题,提出龙山百合的发展方向,即品种选育、脱毒快繁、科学种植、融合发展、完善加工和创新引流,并提出药赏两用抗病百合品种的应用蕴藏巨大商机,或是今后龙山百合的发展重点。

射流不稳定性对流动聚焦法制备硝化棉微球的影响

为通过微流控技术获得良好形貌特性的硝化棉微球,以硝化棉的乙酸乙酯溶液为研究对象,探究了流动聚焦微流控芯片中硝化棉/乙酸乙酯水包油液滴的生成机制,详细研究了在滴流、稳定射流、不稳定射流3种流动模式下,连续相、分散相流量以及界面张力等对微液滴生成的影响,并在3种流动模式下制备硝化棉微球。结果表明:滴流和稳定射流模式下制备的微球呈单分散、高度球形化、窄粒径分布特性;不稳定射流模式下制备的微球高度球形化,粒径分布较滴流和稳定射流下的宽。

69份穇子种质资源的营养品质综合评价

评价穇子种质资源的营养品质,筛选出营养品质优良的穇子种质资源,为穇子育种亲本选择及其种质资源有效利用提供参考。以69份不同产地的穇子资源为试验材料,测定其籽粒中淀粉、蛋白质、膳食纤维、矿物质等11项营养成分指标的含量,对测定结果进行品质分析、相关性分析及主成分分析,并采用相似优先比及隶属函数法对各材料主要营养品质进行了综合评价。结果表明:不同地区穇子中含有大量的钙元素(99.7~324.0 mg/100g)、钾元素(321.7~734.0 mg/100g)及膳食纤维(9.7~13.0g/100g);穇子中有机营养成分间相关性显著;通过相似优先比及隶属函数法对营养价值进行综合排序,筛选出营养价值排在前5的品种,分别为C39、C50、C34、C64和C62。综合分析评价得到超高钙穇子资源C50、C64;超高钾穇子资源C34、C39、C50;高膳食纤维穇子资源C34、C39、C62、C64。

第四代火工品部分概念初步探讨

针对第四代火工品的典型结构组成,探讨了其基础研究过程中涉及的部分概念,主要包括MEMS火工品、微纳结构药剂、微结构换能元、原位装药技术、直写墨水药剂、微含能芯片和微起爆序列等,为第四代火工品的发展提供技术支持。

桂林市2019年“3.21”极端大风与“4.24”致灾冰雹过程特征对比分析

利用常规、非常规观测及NCEP再分析资料,对比分析广西壮族自治区桂林市中γ系统造成的极端大风和中β系统造成的致灾冰雹过程。(1)高低空急流耦合为强对流天气提供有利背景条件,锋面及辐合线为触发系统。大风过程锋面、冰雹过程高空槽动力作用更强。(2)均具有强的上干冷下暖湿不稳定层结、强下沉动能、CAPE及中低层垂直风切变,大风过程中层干层更显著,冰雹过程CAPE更大。(3)冷池出流与环境风垂直切变维持平衡使上升速度区呈垂直状态,利于飑线发展。变压风与冷池共同影响使风暴发展并向变压低中心移动,大风过程冷池前沿与变压低中心在广西临桂迭加,表明强风暴造成的下击暴流与低层中气旋迭加导致极端大风。(4)大风、冰雹均由镶嵌在飑线系统中的超级单体风暴造成,超级单体强回波中心达65 dBZ,具有弱回波区、三体散射。大风过程强风暴借助冷锋热力边界的斜压性形成低层中气旋,低层钩状回波更明显,并有明显的MARC及强回波核心下降特征;冰雹过程强回波质心高,VIL达55~65 kg/m2,并有跃升现象。(5)均有中等强度中气旋。大风过程中气旋比冰雹过程低,半径明显减小。大风过程中气旋与龙卷涡旋特征同时出现,对极端大风有预警作用。

第四代火工品概念补充探讨

在本刊2018年第1期“第四代火工品概念初步探讨”一文的基础上,结合近几年MEMS火工品技术研究进展,对典型MEMS火工品结构组成中的概念进行进一步的修正和完善,重新梳理和定义了微作动机构、微火工装置、微火工序列、低极限药量起爆药等概念,初步建立了从组件、器件、装置到序列等的MEMS火工品概念框架,为未来第四代火工品设计开发奠定基础。

湖南省饭豆地方种质资源表型多样性评价

依托"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"项目,开展了湖南省饭豆种质资源的考察收集与评价鉴定,并筛选了优异种质,为湖南省饭豆种质资源创新和品种选育提供参考。结果表明,收集到的76份地方资源主要分布在湘西湘南山区,0~600 m的中低海拔地区。15项农艺性状表型分析显示其遗传多样性丰富;主成分分析将15个农艺性状分为4个主成分,其主要与株高、籽粒大小、产量、花色粒色相关,累计贡献率68.330%;聚类分析将76份资源分为2大类群,第Ⅰ类群蔓生、无限结荚,第Ⅱ类群直立、有限结荚,第Ⅰ类群又分为2个亚群,类群Ⅰ-1株型较小,单株产量较低,籽粒较大,类群Ⅰ-2株型较大,单株产量较高,籽粒较小。根据聚类分析结果及数量性状极值和质量性状变异类型提取出22份饭豆特异种质,并从中筛选出3类可以代表类群特征的资源:直立适合密植机收的资源,大粒型优质资源,高产、高生物量的粮肥两用资源。

基于未反应核模型的叠氮多孔铜合成影响因素分析

针对叠氮多孔铜的气固原位合成过程中各参数之间的匹配关系问题,建立了二维稳态气固未反应核数学模型,对叠氮多孔铜原位合成过程中的晶体生长机制和动态过程进行模拟,得到了叠氮多孔铜的原位反应速率以及固体转化率与前躯体多孔铜的粒径、孔隙率、装药高度以及反应时间等因素之间的关系。同时选取一组孔隙率约为80%,高度为1 mm,粒径分别为50,100,200,500 nm的前驱体多孔铜进行叠氮化铜合成实验分析。结果表明,四种不同条件下的试验数据与模拟仿真数据的产物成分比变化趋势一致,且最大偏差仅为2.1%。

两种不同结构纳米叠氮化铜的含能特性研究

针对两种不同结构纳米叠氮化铜(三维多孔结构以及一维阵列结构)开展含能特性研究,重点研究了热性能以及电爆性能。研究结果表明:叠氮化铜的不同纳米结构影响其热性能及电爆性能。当采用镍铬换能元起爆叠氮化铜时,相比于三维多孔结构叠氮化铜,一维阵列结构叠氮化铜对热更敏感,同时可以释放出更多能量。当采用半导体桥换能元起爆叠氮化铜时,不同于三维多孔结构叠氮化铜的热引发机理,一维阵列结构叠氮化铜的50%发火电压更大,作用时间更长,引发机理为等离子引发。

MEMS平面微起爆器的原位构筑及性能

设计了一种微机电系统(MEMS)平面微起爆器并对其性能进行了研究。该微起爆器由MEMS微结构换能元和直写起爆装药两部分组成。金属微结构换能元和装药构筑在同一平面上。首先在氮化硅硅片上构造Ni/Cr微结构换能元,然后在微结构换能元的一侧刻蚀微装药腔体,微结构换能元的桥区部分构造在微装药腔体的内部。采用微控直写法,在微装药腔体内部写入一种具有多孔性质的纳米铜墨水前驱体,经过气固原位叠氮化反应后,形成叠氮化铜(Cu(N_(3))_(2))MEMS起爆器件。该微起爆器平均电阻为4Ω,作用时间为8.44μs,50%发火电压为14.29 V,发火能量为0.33 mJ,装药量平均值5.18mg,质量相对标准偏差2.6%。该微起爆器能够起爆六硝基六氮杂异伍兹烷(CL⁃20)炸药。

69份穇子地方种质资源表型多样性评价

中国对穇子种质资源开展的系统性研究较少。为进一步挖掘穇子的利用价值,选育高品质的穇子品种,本研究对从湖南、江西、广西以及西藏40个县市收集的69份穇子种质资源进行表型多样性评价。结果表明,收集到的69份地方资源主要分布于201~600 m的中低海拔地区。19个农艺性状表型分析显示其遗传多样性丰富;主成分分析将19个农艺性状分为7个主成分,其主要与单株草重、主穗分枝数、幼苗叶色、生育期、粒色、千粒重、米粳糯相关,累计贡献率75.525%。聚类分析将69份资源分为2大类群,第Ⅰ类群包括44份种质,株型小、生物量小、产量较低;第Ⅰ类群又分为2个亚群,相比于亚群Ⅰ-1,亚群Ⅰ-2株型、生物量更小,产量更低。第Ⅱ类群包括25份种质,株型大、生物量大、产量较高;第Ⅱ类群又可以分为2个亚群,与亚群Ⅱ-1相比亚群Ⅱ-2生物量相对较小,产量较低。根据聚类分析结果及数量性状极值和质量性状变异类型提取出12份穇子特异种质,并从中筛选出4类可以代表类群特征的资源:生物量大适合作饲草的资源,长穗型优质资源,糯性优质资源,高产、高生物量的粮饲两用资源。

叠氮化铜纳米线阵列反应动力学研究

以有序结构叠氮化铜纳米线阵列为研究对象,结合实验现象开展原位反应机理分析,在此基础上,首次建立了叠氮化铜纳米线阵列三维稳态气固未反应核数学模型;通过对比反应时间对叠氮化程度的影响规律,验证反应动力学模型的正确性。研究结果表明,叠氮化反应程度随反应时间增加而增加,反应时间大于15h后,反应速率减缓。反应时间与叠氮化铜纳米线阵列叠氮化程度较好地符合S型函数DoseResp模型,模拟仿真结果可为叠氮化铜纳米线阵列工艺参数优化及爆炸性能研究提供数据支撑。

农田土壤重金属污染及调控措施

农田土壤重金属污染是全世界所共同面临的普遍性环境问题之一。从农田土壤重金属污染的来源,重金属污染对农田土壤质量、作物生长发育、农产品品质以及对人类健康的影响,论述了重金属污染的防控与调控措施,主要有物理和化学调控、植物修复和农业生态修复措施,并对以后的研究方向进行了探讨。

鲜食糯玉米新组合(品种)引种试验初报

从全国各地引进了18个糯玉米新组合(品种),通过间比法鉴定、综合评价各品种的品质、倒伏(折)率、产量及相关性状等,筛选出产量高、品质好、抗倒性强的6个糯玉米新组合(品种):晋糯18、YN215、花甜糯088、桂黑糯601、苏玉糯1502和晋糯20号,产量分别为13.75、14.12、13.36、11.16、10.99和10.90 t/hm2,品质分别为85、88、87、91、90和93分(对照85分)。初步认为这6个糯玉米新组合(品种)较适合在湖南省种植应用。

苦荞与幼龄油茶、茶树、猕猴桃套种的产量及效益分析

为了增加幼龄油茶、茶树和猕猴桃园的复种指数,降低锄草成本,对苦荞与幼龄油茶、茶树和猕猴桃春、秋2季套种的产量及效益进行了比较分析。结果表明:3种套种模式苦荞的年总产量为230.5~278.5 kg/667m^(2),其中猕猴桃+苦荞套种模式的产量最高,达278.5 kg/667m^(2);3种套种模式的经济效益为1231~1415元/667m^(2),其中猕猴桃+苦荞套种模式的经济效益最高,达1415元/667m^(2)。因此,猕猴桃+苦荞套种模式是一种值得推广的种植模式。