为探究主体炸药HMX的粒度对PBX(HMX)/AP复合含能材料的热分解和激光点火性能的影响,通过溶剂-非溶剂法对原料HMX和AP进行重结晶并筛分得到不同粒径分布的HMX_R和细粒度AP_R(5～20μm),进而制备含不同HMX粒度的PBX(HMX)/AP,对所得晶体和复合物分别进行SEM、DSC、DSC-IR及热分解动力学和1064nm激光点火测试。结果表明,HMX_R和AP_R的热分解表观活化能E_a和热爆炸临界温度T_b随着晶体粒度减小而减小; PBX(HMX)/AP中,HMX_RC的粒径范围为30～140μm、d₅₀为68μm、按HMX与AP零氧平衡配比的PBX(HMX_RC)/AP热性能最优,其热分解表观活化能E_a为212.78kJ/mol,比HMX_RC降低约274.44kJ/mol; 其热爆炸临界温度为197.45℃,比HMX_RC降低约76.25℃,比AP_R降低约81.63℃; 含不同HMX粒度的PBX(HMX)/AP的点火延迟时间随着HMX粒度的减小而减小,质量燃烧速率相应增大,其中零氧平衡配比的PBX(HMX_RC)/AP的激光点火性能最佳,其激光点火延迟时间为8200ms,质量燃烧速率为0.718g/(cm²·s)。表明HMX粒度范围影响传热、传质和物质间相互作用效率,进而影响点火、传火性能; 细粒度和零氧平衡及良好的黏结复合最有利于PBX(HMX)/AP中HMX与AP的协同热分解。

为了提高新型氮/氧杂环含能材料开发过程中晶体密度预测的精度,采用量子化学计算方法对所收集的已合成杂环含能材料,在3种不同的泛函理论下计算得到偶极矩、四极矩、极化率、最高占据轨道能量、最低空轨道能量等量化结构参数,并从PubChem数据库查到各化合物的氢键供体数、氢键受体数、可旋转键数3个参数,通过逐步回归方法,筛选出与密度关系密切的参数,分别建立多元线性回归(MLR)和反向传播(BP)神经网络模型。结果表明,3种泛函水平下,B3PW91泛函计算所得结果建立的模型优于其他两种,且BP神经网络模型较MLR模型预测杂环含能材料密度的误差更小、精度更高; 与已有方法比较可知,在B3PW91/6-31G(d,p)水平下,BP神经网络模型的平均绝对百分比误差为3.1%,相关系数为0.956,精度最好,可以精准地预测杂环含能材料的密度。

从ReaxFF分子动力学在含能材料领域的研究出发,聚焦于研究ReaxFF力场的构成和发展、力场优化方法和应用等方面。在力场开发方法方面,对局域优化方法和全局优化方法进行了重点介绍,其中多目标进化策略、增强的粒子群优化算法和基于神经网络等开发策略均有所涵盖。ReaxFF力场在含能材料模拟中的应用主要集中于探索微观结构反应性、动态演化、初始化学分解路径以及中间和稳定产物分布。根据外部条件不同而分为加热和加压、冲击加载、激光和电场等应用场景。研究主体涉及单质/共混/共晶炸药、含有缺陷炸药以及金属复合炸药。最后,针对ReaxFF的准确性和迁移性进行了展望,认为在人工智能框架下的ReaxFF反应力场训练可以大幅提高其在复杂反应中的准确性。在连续体仿真模型中,若将其局域反应度等关键指标的唯象规律替换为基于ReaxFF的反应规律,将是实现一个包含力学和化学动力学响应耦合的多尺度全流程仿真计算的重要途径。附

归纳了机器学习势模型的发展历程、构造方案和训练集搭建策略。机器学习势模型利用第一性原理计算精度的势能面,通过机器学习算法进行重建,已成功用于含能材料燃烧爆炸的分子模拟研究,包括硝胺类含能材料(RDX、CL-20、ICM-102)、氧化剂(AP)和高能颗粒(Al、B)等,并总结了机器学习势在碳氢燃料燃烧方面的研究进展,展望了机器学习势在含能材料分子模拟中所面临的挑战和未来发展前景。指出以深度势(Deep Potential)模型为代表的机器学习势具有高精度、高效率的特点,充分发挥了基于数据驱动的模型训练策略,在保持第一性原理计算精度的同时,可以实现百万原子的分子模拟,具有广阔的应用潜力。提出未来含能材料机器学习势函数的开发将面临如下挑战:(1)如何对极端条件下复杂反应势面进行充分采样;(2)如何提高机器学习势训练集的精度。附

为促进附着能模型的合理使用及含能材料晶形预测方法更好地发展,综述了国内外近十年来附着能模型在含能材料晶形预测中的应用,对比了相同体系下部分晶形的预测结果,详细阐述了附着能在真空中和溶剂中的计算方法以及计算模型的构建,重点讨论了分子力场、模型尺寸、晶面-溶剂相互作用等因素对附着能计算结果的影响,并介绍了附着能模型的最新进展,包括溶剂效应的校正、过饱和度的探索、晶形预测新策略等,推动含能材料晶形预测方法向更精确的生长机制模型迈进。附

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。

综述了基于氮氧化富氮骨架的含能材料合成研究进展,以单环型、串联型及并联型分子骨架结构进行分类,重点围绕N-氧化物片段的引进策略进行比较,表明并联型富氮芳环N-氧化物的骨架合成难度最大,但往往能够获得较串联型与单环型氮氧化富氮骨架更为致密的结构。通过将直接氮氧化引进策略与环化氮氧化引进策略同时进行分析讨论,阐释了不同骨架结构的N-氧化物含能材料构建的设计思路。在此基础上,进一步比较了相关化合物的合成方法并对代表性化合物的性能进行了评估。 附

纳米单质含能材料在武器弹药高效释能和可控反应方面应用广泛,已作为重要的提升国防技术水平的关键材料得到世界各国高度关注并争相研究。为了充分发挥含能材料的能量潜能、满足武器装备的高性能需求,并为我国纳米炸药领域的研究提供借鉴,基于国内外相关研究工作,综述了常规含能材料的纳米化制备工艺及其在火炸药领域的应用现状。首先,归纳梳理了针对高能燃料、单质炸药、强氧化剂与储氢材料等相适应的纳米化技术,并对其工艺特点和细化效果进行了分析; 其次,对比讨论了纳米化后的单质含能材料与其他配方组分间的作用特性,并阐述其在推进剂、战斗部、火工品等应用场合的优越性; 最后,从粒子分散、氧化失活、吸湿结块等角度提出当前限制纳米单质含能材料进一步发展的主要因素。附参考文献197篇。

针对当前含能材料无法满足高新武器装备对多模、异型、梯度渐变装药的迫切需求等问题,含能材料增材制造技术应运而生。首先介绍了增材制造技术的概念、基本原理和技术特点; 基于国内外相关研究工作,分别阐述了增材制造技术在火工品、发射药、固体推进剂、混合炸药和铝热剂方向上的应用进展情况; 进一步分析了当前该技术研究所面临的基础问题,如适配性配方设计、成型装置及软件开发、安全/质量在线监测等; 最后对其未来发展进行了展望,指出要以梯度结构-功能一体化设计思路为原点,发展智能化、跨尺度、极端条件下含能材料4D打印新机理,为威力可调、动力随控型武器装备的发展提供技术支撑。附

系统介绍了墨水直写(DIW)增材制造技术及其在含能材料领域的应用,重点综述了近年来DIW技术在亚稳态分子间复合物(铝热剂、铝-氟聚物)、复杂异型火炸药装药结构(固体推进剂装药、炸药装药)及火工品药剂中的研究进展,并提出与之相关的机遇和挑战。指出DIW技术在一定程度上能够弥补传统装药技术的不足,在新型多孔/特殊结构装药和能量密度递变的火炸药装药研发与制造方面极具开发应用潜力,未来可进一步加强增材制造火炸药配方应用基础研究、光-热协同固化体系研究以及弹药壳体-装药一体化制造等方面的研究,为我国新型、高精度战略武器装备的发展提供新思路与技术途径。

为改进Al基复合含能材料的燃烧性能,采用先氧化后还原热处理方法制备了多层石墨烯,结合高能球磨法制备了Al-C、Al-B和Al-B-C 3种复合材料,并采用SEM-EDS和XRD等方法表征了复合材料的结构; 采用氧弹量热仪测定了复合材料的燃烧热; 采用CO₂激光点火器测定了复合材料的点火延迟时间。结果表明,制备的多层还原氧化石墨烯比表面积为85.5m²/g,孔径介于15～200nm之间; 在600℃和700℃热处理的Al-C材料具有最高的燃烧热值,材料的点火延迟时间随热处理温度的升高而有所延长; Al-B复合材料在高温下易生成AlB₂合金,这使得未经热处理的材料具有最高的燃烧热值,而750℃处理的材料具有最小的点火延迟时间; 经过600℃和700℃热处理的Al-B-C复合材料的燃烧热值最高,过多B的加入会抑制材料的燃烧,但也会缩短材料的点火延迟时间。

针对含能材料反应过程多组分气体的同时快速释放特点,利用质谱的连续实时、全组分扫描的检测方式,详细阐述了其采样传输、图谱解析、定量分析等方面存在的技术难题,分析不同质谱采样接口的可靠性与失真机理、反应过程与质谱电离同步耦合作用下的图谱重叠、多组分气体质谱定量等难点。选取3类代表性反应过程具体阐述了锅炉结渣物的逸出气体冷凝结晶二次反应、CaS气化反应过程质谱信号非线性解析及典型含能材料Fx逸出气体质谱定量解析。结果表明,利用质谱定量分析方法——等效特征图谱法(Equivalent characteristic spectrum analysis)ECSA^,实现了对采样失真的判断与多组分气体质量变化率的精准解析,通过解析后的多组分质量变化连续动态信息,基于物料、组分、元素质量平衡,实现对多重反应过程的精准辨识。

纳米多孔硅由于其海绵状的孔隙结构,氧化剂很难充分填充,导致多孔硅复合含能材料多为富燃料体系; 同时其孔隙率难以调节,无法精确控制氧燃比。针对以上问题,以紧密排列的单层聚苯乙烯微球为模板,通过反应性离子刻蚀(Reaction Ion Etching, RIE)技术结合金属辅助化学刻蚀(Metal-Assisted Chemical Etching, MACE)制备得到了形貌结构可控的多孔硅纳米线,通过控制RIE时间能够精准调节多孔硅复合体系的氧燃比,同时二维线状结构非常有利于氧化剂的高效填充。结果表明,在RIE时间为80s,即硅纳米线直径为150nm左右时,复合含能体系达到最佳化学计量反应平衡,能量输出最佳。同时,选用不同电阻率的硅片制备得到不同结构形貌的硅纳米线,电阻率越低,纳米复合含能体系中的硅纳米线结构越疏松多孔,不仅能够有效缩短传质传热距离,降低反应活化能,有利于增强反应放热; 而且能提升燃烧性能,有利于点火,为硅基含能材料的发展提供了新的思路。

简要对比了含能材料热解研究中常见的几种测量方法及其优缺点,阐述了光电离质谱(PIMS)方法的“软”电离技术特点以及应用于热解产物分析中的优势; “软电离”可使产物在电离过程中几乎不产生电离碎片,便于快速进行复杂体系的组分解析,有利于在线检测含能材料热解过程中快速演变的中间产物; 重点介绍了近年来基于放电灯光源和同步辐射光源的单光子电离质谱法和大气压光电离高分辨质谱法在NTO、FOX-7、FOX-12、CL-20等含能化合物热解研究中的最新应用进展,总结了实验中利用在线光电离质谱测得的新型热解产物与中间产物。最后,对光电离质谱在含能材料研究中的应用前景进行了展望。指出在时间分辨测量方面,通过优化质谱仪器和发展高亮度光电离源,光电离质谱有望实现毫秒或亚毫秒量级的时间分辨测量,将有助于研究高温、高压工况下含能材料热解和燃烧过程; 在定量测量方面,有必要建立和完善含能材料及主要产物的光电离截面数据库。附

为了充分利用富勒烯的性能优势,拓展富勒烯及其衍生物在高能含能材料领域的应用,综述了国内外应用于含能材料领域的富勒烯衍生物的功能化制备方法,并对这些富勒烯衍生物的发展提出了具体的研究方向; 详细讨论了富勒烯及其衍生物对含能材料的热分解行为、燃烧性能和安定性能的影响。研究表明,富勒烯及其衍生物可作为含能组分、燃烧催化剂、降感剂和安定剂应用于含能材料领域。作为含能组分时表现出了良好的热性能; 作为燃烧催化剂时能够明显降低含能材料的活化能; 作为降感剂时最高可使HMX的摩擦感度和撞击感度分别降至48%和50%; 作为安定剂时具有较高的氮氧自由基清除率。最后,归纳总结了不同富勒烯衍生物的制备方法和应用领域,并展望了其未来发展方向及研究重点。附

为探讨石墨二炔(GDY)对环四亚甲基四硝胺(HMX)热分解特性的影响,制备了GDY/HMX(质量比1:4)含能复合物,运用差示扫描量热法(DSC)和热重-红外-质谱联用技术(TG/DTG-FTIR-MS)对比研究了HMX和GDY/HMX的热分解过程; 采用Kissinger法、FWO法、KAS法、Starink法、Kissinger-迭代法及Ozawa-迭代法计算HMX和GDY/HMX的表观活化能,并引入修正后的esták-Berggren经验方程对其热分解反应动力学模型进行重建。结果表明,GDY使HMX的表观活化能降低73.6kJ/mol。GDY/HMX复合物的热分解过程遵循n级动力学方程f(α)=3.04α^0.39(1-α)^1.17; 在GDY催化作用下,HMX热分解以C—N键断裂为主,首先释放出C₂HO和N₂O,还检测到NO、NO₂、HCN、CO、N₂、HCNO、CO₂和H₂O气体。

基于目前国内外对微流控技术相关研究,从设备和材料性能调控的角度综述了微流控技术在含能化合物合成、单质含能材料改性、复合含能材料制备中的研究进展; 并基于发展需求指出今后应重点攻克微通道堵塞问题,拓展含固体系应用; 结合流场模拟仿真,精准选择工艺参数; 进一步联合在线检测技术,建立自动化反馈调节系统实现含能材料智能化制备; 发挥高通量优势,推进微流控技术在含能材料工业化生产中的应用。附参考文献102篇。

为了研究铝粉含量对含铝炸药作功能力的影响，同时获得含铝炸药中铝粉的反应规律，对5种不同配方的炸药（RDX、RDX/Al、RDX/LiF）开展了Φ25 mm圆筒试验，利用光子多普勒测速技术（PDV）获得了圆筒的速度历程，在JWL状态方程的基础上提出了一种考虑铝粉二次反应速率的含铝炸药状态方程拟合方法。结果表明，对于粒径2 μm的铝粉，结合光子多普勒测速技术，Φ25 mm圆筒试验能够较好地表征铝粉的二次反应过程，铝粉反应的起始时间小于3 μs，铝粉在10~15 μs时间内已经反应完毕；新方法拟合得到的炸药状态方程较好地再现了圆筒膨胀过程，并能够对炸药中铝粉的反应情况进行半定量计算；3种铝粉含量的RDX/Al炸药中，质量分数15%的铝粉炸药作功能力最强；得出在炸药配方设计时，应综合考虑爆热和产物比容，单纯追求高爆热，不能获得最佳的毁伤效果。

为了测试新研制的CO₂相变爆炸激发药剂的安全性,依据GJB5891.22-2006 火工品药剂试验方法的第二十二部分“机械撞击感度试验”和第二十四部分“摩擦感度试验”方法,对其进行了撞击感度和摩擦感度测试,按照《危险货物运输 爆炸品的认可和分项试验方法》,开展了12m跌落试验、75℃热稳定性试验和外部火烧试验。结果表明,在1.2kg钢锤、500mm落高条件下,25发撞击感度试验爆炸概率为0; 在1.5kg钢锤、摆角100°、表压2.45MPa条件下,25发摩擦感度试验爆炸概率为0; 12m跌落试验和75℃热稳定性试验中激发药剂试样均未出现燃烧或爆炸现象,75℃热稳定性试验结束时激发药剂的温度仅比试验温度75℃高出0.5℃,表明激发药剂为热稳定性物质; 外部火烧试验结果表明,144kg激发药剂在露天敞开的条件下,仅用1min左右时间就燃烧完全,但未发生爆炸,也没有危险的迸射物射出。各试验结果均表明,激发药剂的危险感度低、安全性好,其原因在于激发药剂组分中C₂H₈N₂O₄对燃烧反应具有一定的抑制作用,精确控制其含量,可使激发药剂具有良好的燃烧性能和较高的安全性。

为了研究MgH₂对典型含能材料点火燃烧性能的影响规律,采用激光点火和高速摄影可视化技术对MgH₂与RDX等5种含能材料的混合物进行了点火延迟时间和火焰传播速度的测试与计算。结果表明,MgH₂的质量分数为50%和11.1%时对于提高RDX点火燃烧性能的效果最佳; 质量分数11.1%的MgH₂最有利于HMX点火燃烧性能的改善; 对于CL-20,添加质量分数20%～33.3%的MgH₂可显著提升其火焰传播速度,但是当MgH₂的质量分数为50%和11.1%时混合物的点火延迟时间更短; FOX-7和ADN与MgH₂混合物的点火延迟时间均小于含能组分和MgH₂各自的点火延迟时间,即此类含能材料与MgH₂的点火过程具有相互促进的作用; 综合考虑FOX-7点火性能和火焰燃烧性能的提升,添加质量分数11.1%的MgH₂最为有利; MgH₂对ADN点火燃烧性能的提升与MgH₂的添加量成正比。MgH₂促进含能材料点火燃烧性能提升的原因在于MgH₂的分解产物促进了含能材料相态转变,最终促进了点火燃烧性能的提升。

综述了含能材料合成中的氮链扩增化学反应方法，总结了氮卤键的叠氮化取代、叠氮离子的电催化氧化、伯胺重氮转移、二氮烯的二聚、N氨基化及硝化、氨基氧化偶联、氨基重氮偶联等共性反应，介绍了典型氮链扩增反应的机理。重点讨论了N5+、\[N7O]+、N8等离子型氮链，以及具有N3/N4/N5/N6/N7/N8/N10/N11链等全氮片段的有机化合物的结构演进过程，提出了N7、N10、N12长氮链化合物的可能合成路线，最后提出了该领域后续发展的趋势和建议。附参考文献65篇。

为了促进金属氢化物材料在含能材料中的研究应用,从金属氢化物在含能材料中的燃烧、热分解和应用3个方面对金属氢化物在含能材料(EMs)中的研究现状和前景进行了概述。结果表明,在含能材料中加入适量的金属氢化物可以有效地改善混合体系的燃烧热、能量水平等其他方面的性能指标。将金属氢化物添加在含能材料中具有巨大的潜力,但金属氢化物与含能材料间的相容性及金属氢化物本身的稳定性等阻碍了金属氢化物在含能材料中的应用。其中,开发具有适当热稳定性的金属氢化物较为迫切。掺杂和纳米晶化是提高金属氢化物热力学性能最有效的两种方法。

为了研究5,5'-联四唑-1,1'-二氧二羟胺(TKX-50)/氧化石墨烯(GO)纳米复合含能材料的热分解性能,采用液氮喷雾冷冻干燥法,制备了TKX-50/GO复合材料; 通过扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD),对样品的形貌、结构以及表面元素含量进行了表征和分析; 采用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)分析了复合材料的热分解性能; 采用Kissinger法计算了其表观活化能。结果表明,采用液氮冷冻喷雾干燥法制备的TKX-50/GO复合材料具有纳米级层状网络结构; 与TKX-50相比,TKX-50/GO复合含能材料的第一阶段分解峰峰温向低温方向移动12.0、12.5、12.2℃,第二阶段分解峰峰温向低温方向移动12.5℃和16.4℃,随着GO含量的增加,第二阶段分解峰变得不明显,TKX-50/GO₅两个分解阶段重叠,表观活化能从146.2kJ/mol提高到163.3、168.5和172.9kJ/mol。GO提高了复合含能材料的活化能垒,使分解峰温提前,缩短了反应区间时间,从而提高了能量释放速率,促进了TKX-50/GO复合材料的热分解。

概述了静电纺丝设备基本的工作原理及主要过程工艺参数对产物组成和表面形貌结构的影响,其原理为高压电场中的聚合物溶液在静电力作用下克服表面张力进行射流拉伸、鞭动细化,最后在接收装置上形成纳米纤维。综述了静电纺丝工艺在超级铝热剂、单质含能材料和固体燃料纳米化及爆炸物荧光检测领域的应用研究进展。研究结果表明,静电纺丝技术是调控材料形貌特征和实现含能材料纳米化的一种有效方法,在铝热剂型含能材料中能够有效抑制纳米Al粉颗粒的表面氧化和预反应烧结现象、提高颗粒分散性和增加传质传热速率。同时,含能材料纳米化对改善材料燃烧分解特性、提高能量密度、降低感度、增强含能材料力学性能等有显著的效果。展望了静电纺丝功能化纳米复合含能材料在今后的研究方向和应用前景。

为了得到等离子体起爆电压及等离子体与不敏感含能材料接触面积对起爆响应强度的影响规律,选择典型分子类不敏感含能材料FOX-7、LLM-105和TATB,以及离子类不敏感含能材料FOX-12和HATO,以金属丝电爆炸为等离子体源,进行15、20和25kV起爆电压及直线形(Z)和螺线形(W)金属丝形状的等离子体起爆试验,以见证板形貌及最大形变量判定含能材料的爆轰响应强度。结果表明,不同种类含能材料对等离子体的起爆响应不同,增加等离子体起爆电压可以显著增加分子类不敏感含能材料FOX-7、LLM-105和TATB的响应强度,其响应强度顺序为W/25kV>Z/20kV>W/20kV; 而离子类不敏感含能材料FOX-12和HATO对等离子体起爆条件没有显著规律; 分子类不敏感含能材料比离子类不敏感含能材料对等离子体起爆电压和等离子体与含能材料的接触面积更敏感。

为了从分子层面上对含能材料不同分子构型间的转变情况有一个直观认识,借助Gaussian 09软件,运用密度泛函理论(DFT),采用TS算法搜寻β-RDX→α-RDX、γ-HMX→β-HMX、ε-CL-20→β-CL-20及β-FOX-7→α-FOX-7在分子构型转变过程中的过渡态结构,确定了它们的构型转变过程; 并通过计算吉布斯自由能随构型转变路径的变化,比较多态含能材料分子构型转变的难易程度。结果表明,由亚稳晶型到稳定晶型的转变首先会越过过渡态,克服自由能能垒转变为亚稳态结构,实现β-RDX→α-RDX、γ-HMX→β-HMX、ε-CL-20→β-CL-20及β-FOX-7→α-FOX-7分子构型转变分别需要克服的自由能能垒分别为5.25、22.21、9.69和10.24kJ/mol。因此,常温常压下β-RDX→α-RDX、γ-HMX→β-HMX、ε-CL-20→β-CL-20及β-FOX-7→α-FOX-7构型转变的难度大小排序为:HMXFOX-7>CL-20>RDX。

介绍了原子层沉积技术的原理和特点，并对比传统物理及化学气相沉积薄膜制备工艺，总结了原子层沉积技术在含能材料合成及表面修饰改性方面所具有的薄膜厚度精确可控、工作温度低和大面积及三维均匀性方面的优势。综述了原子层沉积技术在亚稳态分子间复合物合成，降低金属粉和炸药感度，以及提高铝粉、氢化铝和ADN稳定性等方面的研究进展。评述了原子层沉积技术在含能材料精确合成及表面修饰中的主要作用及未来发展方向。附参考文献29篇。

基于分形理论和热传导理论，分析了含能材料的感度、热传导和分形维数之间的相关性，建立了含能材料的分形热传导模型；为验证模型的正确性，对两种不同粒度硝铵炸药的粒度分形维数和表面分形维数进行了计算，并且通过模型计算了其有效热传导率。结果表明，纳米RDX的轴向有效热传导率（k_t）和径向有效热传导率（k_r）比微米RDX的k_t和k_r分别高0.204和0.059 W/mK；纳米HMX的k_t和k_r比微米RDX的k_t和k_r分别高0.079和0.426 W/mK；表明纳米含能材料比微米含能材料具有更高的有效热传导率，有利于增大热量散失、降低热点温度，从而表现出更低的感度。因此利用分形热传导模型可以评价含能材料的感度。

以聚叠氮缩水甘油醚（GAP）为含能骨架，六亚甲基二异氰酸酯（HDI）为交联剂，采用溶胶-凝胶法结合真空冷冻干燥技术，制备了CL-20质量分数分别为25%、45%、60%的GAP-HDI/CL-20纳米复合含能材料。利用SEM、Raman、FT-IR对其结构和形貌进行了表征；利用DTA对其热分解特性进行了研究；根据不同升温速率下的DTA曲线测试结果对所制备样品的热分解动力学参数、热力学参数和热爆炸临界温度进行了计算。结果表明，CL-20粒子成功负载到了GAP-HDI凝胶骨架中，形貌由棱柱状转变为类球形，且粒径为纳米级；GAP-HDI/CL-20纳米复合含能材料的初始热分解峰温较原料CL-20均有所提前；CL-20质量分数分别为25%、45%、60%的GAP-HDI/CL-20纳米复合含能材料在高温热分解阶段表观活化能分别为224.9、228.9、231.7 kJ/mol，与原料CL-20相比，分别降低了28.4、24.4和21.6 kJ/mol，说明纳米复合粒子的热分解活性得以提高；GAP-HDI/L-20纳米复合含能材料的热力学参数和热爆炸临界温度均随着CL-20含量的增加而增大。

为了调节六硝基六氮杂异戊兹烷（CL-20）的氧平衡，进一步提高其能量利用率，采用乳液法制备了零氧平衡的CL-20/AP复合含能材料，并研究了影响乳液稳定性的因素。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）及撞击感度试验对材料的形貌、结构和性能进行了表征。结果表明，表面活性剂吐温-80的用量为AP和CL-20总质量的0.56%时，可形成稳定的O/W结构；乳液能在48 h内保持良好的稳定性；微米级的空心球形α-CL-20晶体附着在AP晶体表面，二者充分接触；CL-20/AP复合含能材料仅在243.38℃处有一个放热峰，其放热量达1 538.83 J/g，同原料CL-20相比提高了60.7%；CL-20/AP复合含能材料撞击感度的特性落高H₅₀为45 cm，比原料CL-20高32 cm，显示CL-20的安全性能明显改善。

从金属-氟聚物机械活化含能材料（MAECs）的最新发展出发，介绍了金属-氟聚物的能量特性，分析了该类材料的能量优势及释能机理；总结了微米级金属-氟聚物的典型缺点为组分间的扩散距离较大导致的能量释放速率低；对比了纳米铝粉的使用、反应材料微器件的设计、机械活化处理等能量释放速率调节方法，分析了机械活化工艺的优越性；综述了金属-氟聚物机械活化含能材料在机械活化工艺、反应机制、爆轰性能及其应用方面的研究状况；评述了金属-氟聚物机械活化含能材料的研究现状和不足，对未来的发展趋势进行了展望。

采用差示扫描量热法（DSC）并结合热重-微商热重法（TG-DTG）研究了双（3-（5-硝基-1，2，4-三唑））的钠盐（Na₂·cis-BNT）和胍盐（G₂·trans-BNT）与黑索金（RDX）、奥克托今（HMX）及3，3-双叠氮甲基氧丁环-聚叠氮缩水甘油醚共聚物（BAMO-GAP）的相容性，及混合物体系的热行为。初步探索了样品制备方法 （研磨法与溶剂法）对混合物体系相容性的影响。结果表明，对Na₂·cis-BNT、G₂·trans-BNT采用干法和湿法制备得到的混合体系相容性结果有一定差异。用干法制备二元体系时，Na₂·cis-BNT/RDX体系相容，Na₂·cis-BNT/HMX体系为轻度敏感，适合短期使用；而G₂·trans-BNT/RDX 体系为敏感，不适合使用， G₂·trans-BNT/HMX体系为不相容；用湿法制备二元体系时，Na₂·cis-BNT与RDX、HMX、BAMO-GAP的混合物及G₂·trans-BNT与BAMO-GAP的混合物为相容，而混合物G₂·trans-BNT/RDX、G₂·trans-BNT/HMX为敏感，不适合使用。非均相过程分解的HMX混合体系相容性会受混合方式的影响，因此， 由DSC法测定相容性时，制样的混合方法需要明确说明，并应当结合其他方法作最后判定。

以开口多壁碳纳米管（SMWNTs）为原料，六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）为填料，采用超声吸入法制备CL-20/SMWNTs纳米复合含能材料；利用TEM、DSC-TG、XRD对样品进行表征，并对其进行激光点火试验。结果表明，CL-20晶粒填充到SMWNTs内部，填充部位在SMWNTs的端口，呈颗粒状排列。与纯CL-20相比， CL-20/SMWNTs纳米复合含能材料的起始分解温度由原来的239.6℃降至229.6℃，分解峰温也由原来的221.4℃降至173.6℃。CL-20/SMWNTs纳米复合含能材料光敏感性强，激光能量50W时可将其点燃。

使用Gaussian03软件，采用密度泛函理论（DFT）在B3LPY/6-31++G（d，p）计算精度下，计算并研究了9个具有不同官能团以及母环结构的氮杂双环硝胺类含能化合物的分子结构，分析了其结构与性能的关系，优化了几何构型，通过计算得到了分子体积、能量等；以此为基础计算了该系列材料的密度、爆轰性能以及感度等数据。通过比较分子结构，从密度、生成热、爆轰性能以及撞击感度等方面，研究了不同官能团以及环系结构对该类含能材料性能的影响；通过对比得到了对双环硝胺化合物有利的官能团及结构。结果表明，双环硝胺结构有利于稳定结构以及形成紧凑的空间排布，并提高化合物的撞击感度及密度；同时，羰基的引入以及接近零氧平衡是提高该类含能材料爆炸性能的技术途径。

从Al基纳米复合含能材料的能量方面着手分析比较了各种制备方法的优劣，凸显出了自组装法制备Al基纳米复合含能材料的优势。自组装制备方法能够有效控制Al基纳米复合含能材料中粒子的排布，增加粒子各自的分散性和组分粒子之间的接触，缩短了粒子之间的传质和传热距离，提高了Al基纳米复合含能材料的燃烧速率、反应活性和能量利用率。将目前报道的Al基纳米复合含能材料的自组装制备方法分为两类（直接组装法和间接组装法）进行论述总结，最后提出了自组装法在含能材料制备中的发展方向。

从含能材料领域的最近发展成果出发，讨论了该领域的主要研究方向,重点论述了当前含能材料物理化学性能理论预估的最新成果，主要包括量子化学、分子动力学或者半经验QSPR建模的方法预估含能材料的感度、燃烧爆轰性能、反应活性、固化机制与力学性能的研究进展。总结了目前存在的主要技术壁垒，包括缺乏完备统一的含能材料性能标准实验数据库，没有自主知识产权的商业化含能材料性能计算软件，且国际上商业软件对含能材料的物理化学性能的可靠预测仅局限于爆轰性能和燃烧性能。文献调研表明，我国需要进一步加强该领域研究，最终建立一个能评价含能材料性能与安全的综合软件平台。附参考文献90篇。

推演了包括扩散机理函数、随机成核和随后生长机理函数、幂函数法则机理函数、相边界反应机理函数和化学反应机理函数在内的常用动力学机理函数。提出了逻辑选择/确定最可几机理函数的技术途径。汇集、阐述了一些含能材料分解反应的机理函数。报道了描述6b-硝基-1,3,5-三氧环戊烷［cd］-并环戊二烯-2,4,6-三硝酸酯（NHTPN）放热分解反应过程的机理函数和速率方程。附参考文献79篇。

根据化学结构不同将镁基储氢材料分为镁基储氢合金氢化物、氢化镁和镁基配位氢化物3类，分别介绍了3类镁基储氢材料在含能材料中应用的研究进展；分析了镁基储氢材料在含能材料中的应用前景和存在的问题；介绍了计算机模拟技术在研究镁基储氢材料对推进剂热分解影响中的应用情况。结果显示，镁基储氢材料能够通过促进含能材料的热分解过程提升其能量水平，同时其较高的热稳定性有利于改善含能材料组分的相容性和安定性。镁基储氢合金氢化物、氢化镁和镁基配位氢化物均可显著提高固体推进剂和炸药的应用性能。因此,镁基储氢材料在含能材料领域具有广阔的应用前景。附参考文献47篇。 

以含能聚合物(EP)和硝基胍(NQ)为原料，采用溶剂/非溶剂法制备了EP/NQ复合含能材料，采用扫描电镜(SEM)、比表面积测试法(BET)和X射线衍射(XRD)对其形貌和结构进行了表征，用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)对比分析了EP/NQ复合含能材料及其物理共混物的热性能。结果表明，EP/NQ复合含能材料具有三维纳米网络结构，NQ沉积在EP上面，其平均粒径为49~62nm，NQ的长针状结晶消除；与EP相比，EP/NQ复合含能材料的比表面积降低，且随着NQ质量分数由40％增至60％，EP/NQ复合含能材料的比表面积由54.599m²/g降至25.02m²/g；EP/NQ复合含能材料具有单一的热分解峰特性，热分解峰温比NQ提前55~59℃，且随着NQ质量分数由40％增至60％，EP/NQ复合含能材料的热分解峰温由200.1℃升至203.7℃；EP/NQ复合含能材料的分解热显著高于EP/NQ物理共混物。

以草酸与氨基胍碳酸氢盐为原料，经脱水成环、重氮化取代、氧化、中和反应合成了不敏感含能材料1,1′-二羟基3,3′-二硝基-5,5′-联-1,2,4-三唑二羟胺盐（MAD-X1），总收率为41.2 %，采用红外光谱、¹H NMR、¹³C NMR及元素分析对产物的结构进行了表征。探讨了一锅法合成中间体5,5′-二氨基-3,3′-联-1,2,4-三唑(DABT)的机理及亚硝酸钠与硫酸摩尔比对重氮化取代反应收率的影响，对MAD-X1的热性能进行了分析，用NASA-CEA程序计算了MAD-X1-CMDB推进剂的能量特性。结果表明，采用一锅法合成DABT，周期短、收率高(75.1%)，亚硝酸钠与硫酸的最佳摩尔比为2.4∶1，酸化试剂为浓盐酸,MAD-X1的热分解峰温度为248.7℃；MAD-X1-CMDB推进剂的理论比冲和特征速度分别为2449.6N·s/kg 和1540.7m/s。