3，3’-二氨基-4，4’-偶氮呋咱及其氧化偶氮呋咱的合成

含有硝酰氧基和硝胺基团的含能化合物，对撞击、摩擦和静电火花的刺激相当敏感，而含有呋咱、偶氮、氧化偶氮和C-NO2等基团的杂环含能化合物的感度较低，以呋咱基团为基的含能衍生物由于具有能量密度高、标准生成焓大、氮含量高和耐热性能优良等优点，目前已成为重要的高能量密度材料。     

含能材料的理论研究与数值模拟进展

1含能材料分子设计理论体系已初步形成从微观结构（电子、分子和晶体结构）出发,综合地运用以量子化学（QC）为核心的当代理论和计算化学方法,包括分子力学、化学动力学等多学科的理论方法,建立了一套系统、有效地评估含能材料多种重要性能的方法。实现了原子化方案及PDDG／MNDO法等3种新的QC半经验方法的计算程序,计算气相摩尔生成热有较高精度。得到计算固态标准生成焓的4种方法,其标准误差均达到了国际先进水平的要求,研究结果见表1。     

DNTF的合成与表征

3，4-二（硝基呋咱基）氧化呋咱（DNTF）是一新型高能量密度化合物，其感度较HMX的低，能量较HMX的高，与CL-20的相当。文中对DNTF及其中间体3-氨基-4-酰胺肟基呋咱（AAOF），3-氨基-4-酰氯肟基呋咱（ACOF），3，4-二（氨基呋咱基）氧化呋咱（DATF）及其异构体3，6-二（3＇-氨基呋咱基-4-基）-1，4-二氧杂-2，5-二氮杂环己-2，5-二烯（BADDD）的合成，表征和主要的物化和炸药性能进行了报道。     

含能材料中键离解能的密度泛函理论计算

通过计算一个包括臭氧,硝基甲烷以及1,3,5 -三硝基-1,3,5-三氮杂环已烷(RDX)在内的典型系统的键离解能,对由四种交换/相关函数(BLYP,B3LYP,B3PW91和B3P86)加上不同的基函数组合而成的多种密度泛函方法的准确性进行了比较研究.结果表明:B3P86/6-31G**是计算该系统C-NO2,O-O和N-NO2键离解能的最可靠的方法.     

3-叠氮-4-氨基呋咱的合成与晶体结构

以呋咱环为基本结构单元可以构建多系列性能优异的新型呋咱含能衍生物，它们一般具有能量密度高，标准生成焓大，氮含量高以及分子热力学稳定性较好等优点。3-叠氮-4-氨基呋咱（AAF）作为合成三唑联呋咱、多叠氮基呋咱、呋咱醚、腈基呋咱等多类含能化合物的重要中间体，而且本身也是一个高能量密度化合物，因此探讨其合成方法具有一定的意义。3-叠氮-4-氨基呋咱的合成路线如图1所示，合成分为3步：第一步是乙二醛与盐酸羟胺在氢氧化钠溶液中发生加成缩合反应得N-氨基乙二肟（DAG）。该反应具有强放热性，实验操作应小心。     

飞秒激光精细加工含能材料

介绍了飞秒激光脉冲特点及其与物质相互作用机理, 论述了飞秒激光微加工含能材料技术特点及优势, 综述了飞秒激光加工含能材料技术及发展. 讨论了飞秒激光加工含能材料技术进一步发展所需的实验与理论研究工作以及相应的研究方案和关键技术. 关键词： 飞秒激光微加工 含能材料 冲击温度 冲击压强     

固体含能材料分子内部振动态的冲击激发

在冲击波机械能向分子内振动能传输Ｄｌｏｔｔ模型基础上，提出了一个进一步考虑激波后有声子场中传热效应相耦合的改进模型，数值计算的结果表明，考虑了热传导后，热声子浴以不考虑热传导时快得多的速度趋于热力学系统的最终平衡温度，对于给定的冲击压力，分子内部振动态的弛豫时间与受冲击的硝基甲烷中Ｃ－Ｎ键的弯曲与伸展模式激发时间实验结果基本一致。     

爆炸烧结制备W-Al含能结构材料及其准静态压缩特性研究

通过爆炸烧结法,采用不同粒度的W、Al混合粉末,成功制备了近乎致密的W-Al含能结构材料(ESM)。研究发现:冲击波压力是粉末致密化的主导因素,粉末粒径对烧结密度和微观结构的影响显著,W的粒径越小,颗粒团聚越明显,从而阻碍致密化,在致密块体中形成连续分布的W相。所制备样品的最大抗压强度和失效应变分别达到288 MPa和20%,材料的力学性能和断裂模式主要取决于连续相,Al相连续的ESM抗压强度低、塑性较好,呈轴向劈裂破坏;而W相连续的ESM则表现出脆性和高抗压强度,破坏模式为剪切破坏,与Al的低强度高塑性和W高强度脆性特性一致。     

压缩加载下三种含能材料细观破坏特征观察

 通过扫描电镜,对三种含能材料在不同应变率压缩条件下回收的试样断面进行了细观观察,得到了三种含能材料的细观破坏特征,并对其破坏机理进行了分析。同时结合高聚物粘结炸药（PBX炸药）和压装B炸药组分的比较,分析了两种炸药在高应变率条件下的不同破坏模式。     

基于光子计数能谱CT的含能材料等效原子序数测量方法

双能CT或能谱CT可以测量材料的等效原子序数,对含能材料的成分检测和生产工艺改进具有重要意义,但现有方法存在复杂度高、设备要求高等缺点.为提高等效原子序数的测量精度,并降低设备要求和算法复杂度,提出了一种基于新型CeT e光子计数探测器的等效原子序数测量方法.该方法利用材料的衰减特性,重新推导了两个能量区间线性衰减系数...     

微纳米含能材料研究进展

含能材料的起爆、传爆、能量释放、安全等诸多性能在很大程度上取决于组分的颗粒尺寸及分布、比表面积、孔隙结构和组分均匀性等结构参数,微纳米含能材料由于可改变上述一个或几个参数而表现出与普通颗粒含能材料不同的性能。众多研究都表明：随着含能材料颗粒尺寸的减小,其性能将发生显著变化,如机械感度降低、高压短脉冲感度增加、爆轰更接近于理想爆轰、爆炸时释放能量更完全、燃烧效率提高、爆轰波传播更快更稳定、爆轰临界直径降低、装药强度提高等。     

皮秒和纳秒单脉冲激光加热Al/NC复合纳米含能材料的热动力学分析

对纳米金属颗粒复合含能材料这一新兴体系的单脉冲激光作用的热动力学过程进行了理论分析. 推导了分散在介质中的纳米金属颗粒吸收脉冲激光能量的瞬时功率密度. 从热分解机理出发对纳米金属铝复合硝化纤维(Al/NC)薄膜吸收脉冲激光能量过程以及伴随着放热化学反应的热点热量传播过程进行了数值模拟,计算了不同质量分数的Al/NC薄膜样品分别在100ps,10ns,25ns脉冲激光作用下的化学反应直径. 计算结果与实验数据相比较,表明了热分解基本符合10ns,25ns脉冲激光引发含能材料反应的机理,但它并不符合100ps 关键词： 热分解 化学反应 脉冲激光 含能材料     

四种耐热含能化合物电子结构的第一性原理研究

本文模拟计算了2,2’,4,4’,6,6’-六硝基联苯(HNBP)、2,2’,4,4’,6,6’-六硝基二苯乙烯(HNS)、2,5-二苦基-1,3,4-噁二唑(DPO)和5,5''-双(2,4,6-三硝基苯基)-2,2''-双(1,3,4-噁二唑)(TKX-55)四种耐热含能化合物的分子结构、Mulliken电荷布居、分子静电势(MEP)和Hirshfeld表面, 通过研究其分子特性、电子特性以及分子间相互作用, 以了解高耐热性含能化合物的耐热机理. 结果表明, 桥连接结构的复杂性以及分子间强氢键相互作用会增强含能化合物的稳定性. 此外, 本研究还发现中间基团的加入会对四种含能化合物分子两侧芳香环上碳原子的电荷分布以及分子表面正负静电势区域面积产生一定的影响.     

新型含能富勒烯衍生物的合成研究

 利用N-甲基甘氨酸、2,4-二硝基苯甲醛和C₆₀反应,合成分离出了含有两个硝基的新型富勒烯吡咯烷衍生物1,并对其工艺条件进行了研究,探讨了反应物剂量比、温度和时间对产物1产率的影响,得到了合成产物1的最佳工艺条件：反应物剂量比为1∶2∶6、温度为95 ℃、反应时间为40 h,此时产物1产率可达到65.8%（以消耗的C₆₀计）。同时用¹H NMR、FT-IR、MS、UV-Vis等光谱手段确定了产物1的分子结构。     

脉冲大电流放电引爆含能材料产生冲击波的储层改造

介绍了复合电热化学法产生冲击波的机理和冲击波改善储层物性的机制;给出了脉冲大电流引爆含能材料弹丸的结构和典型的放电参数,开展了冲击波致裂储层的实验研究;检测了样品在冲击作用下的动态应变及影响储层解吸附特性的关键参数（包括孔隙度、渗透率、抗拉、抗压强度等）,并在实验前后进行了测量和对比。研究表明,电热化学法产生的冲击波可在圆柱形砂岩样品上产生幅值为1000~1500的应变量,使砂岩出现了宏观裂缝;样品平均孔隙度由15.24%增至15.62%,平均渗透率由1.749 0910-3 m2增至2.467 0810-3 m2;抗压、抗拉和抗剪强度均下降了约30%。     

脉冲大电流放电引爆含能材料产生冲击波的储层改造

介绍了复合电热化学法产生冲击波的机理和冲击波改善储层物性的机制;给出了脉冲大电流引爆含能材料弹丸的结构和典型的放电参数,开展了冲击波致裂储层的实验研究;检测了样品在冲击作用下的动态应变及影响储层解吸附特性的关键参数（包括孔隙度、渗透率、抗拉、抗压强度等）,并在实验前后进行了测量和对比。研究表明,电热化学法产生的冲击波可在圆柱形砂岩样品上产生幅值为1000~1500的应变量,使砂岩出现了宏观裂缝;样品平均孔隙度由15.24%增至15.62%,平均渗透率由1.749 0910-3 m2增至2.467 0810-3 m2;抗压、抗拉和抗剪强度均下降了约30%。     

分子空位缺陷对环三亚甲基三硝胺含能材料几何结构、电子结构及振动特性的影响

含能材料中的微观缺陷是导致“热点”形成并相继引发爆轰的重要因素. 然而, 由于目前人们对材料内部微观缺陷的认识不足, 限制了对含能材料中“热点”形成微观机理的理解, 进而阻碍了含能材料的发展和应用. 为了洞悉含能材料内部微观缺陷特性及探索缺陷引发“热点”的形成机理, 利用第一性原理方法研究了分子空位缺陷对环三亚甲基三硝胺(RDX) 含能材料的几何结构、电子结构及振动特性的影响, 探讨了微观缺陷对初始“热点”形成的基本机理. 采用周期性模型分析了分子空位缺陷对RDX几何结构、电子能带结构、电子态密度及前线分子轨道的影响. 采用团簇模型分析了分子空位缺陷对RDX振动特性的影响. 结果发现, 分子空位缺陷的存在使其附近的N–N键变长, 分子结构变得松弛; 使导带中很多简并的能级发生分离, 电子态密度减小, 并使由N-2p和O-2p轨道形成的导带底和价带顶均向费米面方向移动, 降低了能带隙值, 增加了体系活性. 前线分子轨道及红外振动光谱的计算分析表明, 分子缺陷使最高已占分子轨道电荷主要集中在缺陷附近的分子上, 且分子中C–H键和N–N键能减弱. 这些特性表明, 分子空位缺陷的存在使体系能带隙变小, 并使缺陷附近的分子结构松弛, 电荷分布增多, 反应活性增强; 在外界能量激发下, 缺陷附近分子将变得不稳定, 分子中的C–H键或N–N键较易先发生断裂, 发生化学反应释放能量, 进而成为形成“热点”的根源.     

PTFE/Al反应材料的力学性能研究

 反应材料是一种由冲击引发的新型含能材料,对其力学性能的研究是其广泛应用的一个重要前提。在室温下,利用万能试验机和改进的摆锤冲击试验机对聚四氟乙烯/铝（PTFE/Al）系列反应材料的拉伸和冲击性能进行了实验研究。随着Al含量的增加,反应材料的密度和燃烧热升高,拉伸强度呈先升高后降低的趋势,在Al含量为6%左右时达到最大值36.1 MPa,与计算结果较符合。推测反应材料的损伤过程为变形、开裂和反应3步。Al含量的增加导致反应材料试样的冲击韧性先升高后降低,在Al含量为40%左右时达到最大值72.06 J/cm²。随着Al含量的增加,材料的反应难度增加,反应自持性降低。     

四氯化碳同步辐射光电离的研究离子生成焓与键能的测定

采用ＶＵＶ同步辐射光源，在超声冷却条件了研究四氯化碳，光电离的动力学过程，实验表明，母体离子极不稳定。本文通过对ＣＣｌ４光解离电解碎片出现势的测定，结果有关确认的势力学数据，了该体系中有关离子的标准生成焓、离子型分子自由基中的键能、中性分子及自由其中的键能和母体离子的解离能等一系列热化学数据。详细探讨了ＣＣｌ４及ＶＵＶ光解离电离的通道及其它可能发生的动力学过程。     

高密实含能颗粒床对流燃烧过程的实验研究

高密实含能颗粒床对流燃烧过程的实验研究张小兵，金志明，袁亚雄（南京理工大学动力学院南京２１００９４）关键词对流燃烧；含能颗粒床；实验研究１引言在高能燃料火箭推进系统和粒状火药炮膛内，火药颗粒燃烧的热量传递机理是强迫对流。当装填密度高到一定程度时，火焰...