为了促进我国纳米铝热剂技术研究进步，及时把握国外纳米铝热剂技术的最新发展动向和应用，在系统跟踪国外最新发展动态的基础上，综述了美国、法国等国家在纳米铝热剂的制备技术及应用技术、新型纳米铝热剂混合物研究及其反应性能的最新研究进展，其中制备技术包括固相反应法、溶胶-凝胶法、燃烧合成法、生物合成法、低能耗放大生产方法等。表明纳米铝热剂经过20年的研究已从实验室研究转向预生产阶段；指出纳米铝热剂所具有的特殊优异性能将使其成为高性能含能材料的发展目标；随着纳米铝热剂在火炸药中的应用，将使推进剂具有更高的燃速，弹药更加小型化，可得到性能先进的燃料和添加剂组分，有望成为提高火炸药安全性的重要途径，从而满足未来对含能材料提出的更高要求。

以3，4-双（3’-硝基呋咱-4’-基）氧化呋咱（DNTF）为原料，经亲核取代、环化、还原反应得到7H-三呋咱并[3，4-b：3’，4’-f：3"，4"-d]氮杂环庚三烯（HTFAZ）；利用HTFAZ的反应活性，自主设计合成了两种新型含能化合物7-（2，4，6-三硝基苯基）-三呋咱并[3，4-b：3’，4’-f：3"，4"-d]氮杂环庚三烯（化合物1）和7-（2，4，6-三硝基-3，5-二氨基苯基）-三呋咱并[3，4-b：3’，4’-f：3"，4"-d]氮杂环庚三烯（化合物2），并采用红外、核磁（¹H NMR、¹³C NMR）、元素分析等进行了结构表征；采用DSC方法研究了化合物1和化合物2的热性能；采用Kamlet-Jacobs方程预估了两种化合物的爆轰性能。结果表明，改进HTFAZ的合成路线后，HTFAZ的收率达到63.2%；化合物1和化合物2的热分解温度分别为371.7℃和296.3℃，表现出良好的热稳定性；化合物1的密度为1.90 g/cm³，理论爆速为8 033 m/s，理论爆压为30.11 GPa，其爆轰性能优于TNT，密度和热稳定性高于TNT和RDX。

为了研究由二叠氮基乙二肟（DAzGO）合成1，1’-二羟基-5，5’-联四唑（H₂DHBT）的反应机理，采用密度泛函理论（DFT），在B3LYP/6-31G（d）基组水平上计算了酸性条件下DAzGO分子成环反应的反应物、过渡态和产物结构，获得反应能垒。结果表明，DAzGO分子的成环为两步成环的亲电反应，其中第一个基元反应是决速步，反应能垒为86.94 kJ/mol；氢离子和水分子的存在将反应能垒降低了30.46 kJ/mol，氢离子和水分子可以促进成环反应。DAzGO的成环反应在丙酮、水、乙醚中的决速步能垒分别为87.03、90.08、72.59 kJ/mol；溶剂的极性越小，对DA₂GO分子成环反应的促进作用越大，乙醚为最佳反应溶剂。

为了深入研究纳米CuO与含能材料分解产生的NO间的相互作用，采用密度泛函理论研究了NO在CuO（1 1 1）表面的吸附行为，同时在NO吸附的最稳定位点研究NO₂在Cu表面的吸附及其对NO的影响；通过DMol³模块中广义梯度密度泛函理论（GGA）的Perdew-Burke-Ernzerh（PBE）方法对吸附构型进行了计算。结果表明，NO以分子形式吸附在CuO（1 1 1）表面，较为稳定的吸附构型为NO的N原子与CuO表面的Cu、O原子相互作用，均为化学吸附；最稳定的吸附构型为NO吸附在Cu1位点上，吸附能为-0.89 eV；HOMO-LUMO轨道能隙值和态密度图分析均表明NO和CuO表面有强烈相互作用；Mulliken电荷布局分析显示，电荷从NO转移到Cu表面，NO带部分正电荷；在含能材料分解过程中，NO气体稳定吸附在CuO表面，但当存在NO₂时，NO的吸附位点可能会被吸附能力更强的NO₂占据。

采用高能球磨法制备了Al-Bi复合材料，研究了铋含量对水反应材料转化速率的影响，及铝/水质量比和起始反应水温对铝基水反应活性材料的水解反应性能的影响。结果表明，铋质量分数由0增加至10%，复合材料的氢气转化率由5.4%先提高至71.2%后降低至62.4%，其中铋的最佳质量分数为5%。随着铝/水质量比从1：40变化至1：100，对复合材料转化率的影响较小，但对反应速率影响明显，其中铝/水质量比为1：60时产氢速率最高，达到114 mL/（min·g）。复合材料的产氢速率和氢气转化效率随着海水起始温度的增加而增加，海水起始温度由20℃提高到80℃，氢气转化效率提高了29.8%。

为了寻求新型耐热炸药，以TNT为原料，通过氧化、氯化、缩合、环化4步法合成了5，5’-双（2，4，6-三硝基苯基）-2，2’-二（1，3，4-恶二唑）（TKX-55）；通过薄层色谱、傅里叶红外光谱（FTIR）、质谱、元素分析对其4步产物进行了表征，利用差示扫描量热法（DSC）对中间体及TKX-55的热安定性进行了分析。结果表明，氧化反应较佳反应条件为：TNT与氯酸钠（NaClO₃）的摩尔比为1：4，反应时间为4 h，反应温度为90℃，与文献[2]相比，使2，4，6-三硝基苯甲酸（TNBA）的收率提高了4%；缩合反应较佳反应条件为：选取四氢呋喃（THF）为溶剂，N，N-二甲基甲酰胺（DMF）为缚酸剂，2，4，6-三硝基苯甲酸（TNBC）与草酰二肼的摩尔比为2：1，反应温度为5℃，反应时间为36 h，与文献[2]相比，使双（2，4，6-三硝基苯甲酰基）草酰肼的收率提高了7%；环化反应较佳反应条件为：以发烟硫酸（质量分数20%）为脱水剂，反应温度为15℃，反应时间为24 h，TKX-55的收率为93%；TKX-55的分解温度为365.5℃，表明TKX-55是一种热安定性良好的耐热炸药。

将苦味酸与液体推进剂甲基肼进行反应，合成了甲基肼苦味酸盐，通过元素分析、红外光谱分析、核磁共振对其结构进行了表征，利用TG-DTG和DSC对其热分解性能进行了分析；利用Kissinger法研究了甲基肼苦味酸盐的热分解并计算了其热分解活化能，通过非等温DSC曲线的特征数据计算了其热爆炸临界温度。结果表明，甲基肼苦味酸盐热分解主要发生在170.8~225.3℃之间，其分解过程为放热反应，熔点约为120℃，其非等温动力学方程式为ln（β/T_p²）=-15.393（1/T_p）+23.288，热分解活化能E为127.98 kJ/mol，指前因子ln（A/s^-1）为26.04，热爆炸临界温度T_b为171.33℃；甲基肼苦味酸盐具有合成工艺简单、反应快速及热稳定性良好等特点，可用于甲基肼的报废处理及再利用。

为了研究掺杂晶体缺陷对HMX/硝基胍（NQ）共晶炸药性能的影响，分别建立了"完美"型与含有掺杂缺陷的HMX/NQ共晶炸药模型；采用分子动力学方法，预测了各种模型的稳定性、感度、爆轰性能和力学性能，得到了不同模型的结合能、引发键键长分布、引发键键连双原子作用能、内聚能密度、爆轰参数和力学参数并与"完美"型模型进行了比较。结果表明，与"完美"型晶体相比，缺陷晶体的结合能减小幅度为1.28%~11.05%，表明分子之间的相互作用力减弱，炸药的稳定性降低；缺陷晶体的引发键键长增大幅度为0.46%~5.29%，而键连双原子作用能减小幅度为0.63%~17.24%，内聚能密度减小幅度为0.83%~10.85%，表明炸药的感度升高，安全性降低；缺陷晶体的密度、爆速和爆压减小幅度分别为0.89%~7.06%、0.68%~5.41%、1.85%~14.18%，表明威力与能量密度降低；由于晶体缺陷的影响，拉伸模量、体积模量和剪切模量减小幅度分别为0.106~4.368 GPa、0.086~2.573 GPa和0.082~1.835 GPa，柯西压增大幅度为0.108~1.787 GPa，表明炸药的刚性与硬度降低，延展性增强。因此，晶体缺陷会对HMX/NQ共晶炸药的稳定性、感度和爆轰性能产生不利影响。

制备了HNIW/GAP二元混合物，在6~15 MPa压强范围测试了其静态燃速，研究了HNIW含量和压强对混合物燃速的影响；分析了HNIW粒径与预热层厚度对HNIW/GAP混合物燃速的影响规律；基于Relay-Race模型对燃速进行了模拟；分析了燃速控制机理，并采用DSC对HNIW/GAP混合物进行了热分析研究。结果表明，Relay-Race模型可以预测HNIW低含量时的部分燃速，在6~9 MPa下，混合物燃速随HNIW含量的增加而增大，在12~15 MPa下，混合物燃速随HNIW含量增加先减小后增大；在压强低于约0.2 MPa下，粒径62 μm的HNIW颗粒低于预热层厚度，不经历自持燃烧，增大HNIW粒径可以促进混合物燃烧；在HNIW与GAP质量比为1：1条件下，模拟的燃速增幅会随着粒径的增大而减小。当HNIW质量分数在0~30%时，混合物燃烧过程的反应控制区域由GAP转移至HNIW燃烧区域，从而导致燃速变化。

为研究立式贮存固体推进剂药柱经长期自重载荷的蠕变效应，开展了推进剂在不同应力水平下的蠕变试验，根据试验结果拟合了推进剂恒温定应力蠕变本构方程，并与哑铃型试件ABAQUS模拟计算结果进行了相互验证；开展了发动机固化降温和重力联合载荷下的模拟计算分析，并对发动机立式贮存损伤其关键点及关键路径损伤进行了计算。结果表明，试验结果验证了Norton本构方程用于发动机蠕变分析的可行性；模拟计算分析表明发动机药柱整体有下沉的趋势，前后人工脱粘层均有不同程度的缝隙张开，前人工脱粘层附近张开最大，后人工脱粘层附近张开最小，轴向位移方向指向头部，药柱最大径向位移发生在中孔处；药柱中孔处应力要高于其他部位，药柱前翼锥段处应力最大，其蠕变损伤为0.49%；模拟计算结果与实际存储环境下拆卸发动机的结果相一致。

为探究锆粉含量对高能推进剂能量特性的影响规律，利用热力学计算软件CEA分析了不同锆含量的Zr/Al基NEPE推进剂和Zr/Al基叠氮高能推进剂的能量特性；通过计算这两种推进剂的燃烧温度、密度、比冲和密度比冲等能量特性参数，得到了锆含量对推进剂能量特性参数的影响规律，并将结果与ZrH₂/Al基高能推进剂进行对比分析。结果表明，随着Zr含量增加，NEPE推进剂的燃烧温度和比冲均呈下降趋势，密度比冲持续上升，但考虑推进剂的能量特性和高燃温条件下的不稳定燃烧，认为在推进剂中添加质量分数3%~5%的Zr粉较适中；随着Zr含量增加，叠氮高能推进剂的燃烧温度和比冲呈现先增后减的趋势，且分别在Zr粉质量分数为6%和3%左右达到最大值，推进剂密度比冲持续上升。ZrH₂/Al基推进剂的能量性能低于Zr/Al基推进剂的。

为了改善发射药的力学性能，在硝胺发射药配方基础上，用三羟甲基乙烷三硝酸酯（TMETN）取代部分NG、改变NC含氮量，制备了2个系列的TMETN/NG混合硝酸酯发射药样品；采用冲击试验机、材料试验机测试了3个不同温度（-40、20和50℃）下发射药的冲击强度和压缩强度；利用密闭爆发器测试了发射药在高压（p_m≈600 MPa）下的燃烧性能。结果表明，在试验范围内，发射药的低温冲击强度随着TMETN质量分数的增加（0、5%、10%、15%、20%）而逐渐增加，高温和常温下则呈现相反的趋势，而压缩强度在不同温度下均呈现上升的趋势；随着NC含氮量由12.2%增至13.0%，在不同温度下发射药冲击强度和压缩强度均呈现先小幅增加后逐渐减小的趋势；在高压条件下，发射药样品在不同温度条件下的p-t、L-B曲线均光滑，符合管状发射药正常燃烧的变化规律，未出现明显的破碎现象。

为了改善改性单基发射药的安定性和力学性能，制备了含3种不同粒径（50、80和110 μm）球形硝基胍（NQ）的改性单基发射药，通过差示扫描量热法、真空安定性试验和甲基紫试验研究了其热分解过程和热安定性，并测试了其抗冲击和抗压缩强度，分析了NQ粒径变化对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明，3种含球形NQ的改性单基发射药试样有两个热分解过程，第一个分解过程对应的是混合硝化棉的分解，第二个分解过程是RDX和NQ的分解，但是第二个分解过程不明显；随着NQ粒径从50 μm增至110 μm，发射药试样的热分解峰温从176.84℃提高至179.71℃；真空安定性试验中试样48 h放气量从0.755 8 mL/g降至0.596 4 mL/g，甲基紫试纸变为橙色的时间从44 min延长至54 min，且加热5 h后未发生爆炸；发射药试样的抗冲击强度从4.23 kJ/m²降至3.81 kJ/m²，抗压缩强度从56.93 MPa降至53.85 MPa。表明球形NQ粒径的增加有利于提高发射药的热安定性，但会降低其力学性能。

以25 mm滑膛炮为加载手段，对带有不同厚度护板的装药进行了撞击加载实验，获取了18.6 g标准破片在1 820~1 830 m/s速度下撞击带壳装药时破片和护板的破坏形态及装药反应情况，提出了一种可降低带壳装药反应等级的防护结构。结果表明，防护板厚度为10 mm时，护板破坏形态为直径28 mm的同口径穿孔，贯穿护板后的破片形成若干大质量碎块；当护板厚度增加至16 mm时，护板背面产生了直径37 mm的剥落层，破片碎化为密集的小质量碎片群；相比若干大质量碎块导致的装药燃烧反应，密集的小质量碎片群更易在装药内部形成多个"热点"的叠加，进而使装药发生更为剧烈的爆燃反应；该复合防护结构可有效降低碎片群能量，对装药起到了良好的防护作用。

为了更可靠、更直观地判定炸药的殉爆情况，基于自行研制的连续压导速度探针，设计了一种可以量化判定炸药殉爆的测试方法；利用该法对不同RDX/铵油炸药（ANFO）比例的混合装药进行了测量，给出了测试曲线可能出现的3种结果作为判定炸药殉爆的依据，对RDX/ANFO（质量比50%/50%）的混合装药进行了多组重复性实验，得到其殉爆距离，并对主发装药和被发装药的爆速进行拟合。结果表明，当爆轰波-冲击波总行程等于主发装药、被发装药和空气间隔的总长度时，说明被发装药发生殉爆，当行程小于总长度时，则表示未殉爆；RDX质量分数为0和15%时殉爆距离小于20 mm，RDX质量分数为50%时殉爆距离为220 mm；连续压导探针所能记录的空气冲击波的最大间隔为60 mm，而殉爆的被发装药爆速与主发装药基本一致，两者相差0.02%~4.4%。表明连续压导探针法可以可靠并定量地判定炸药的殉爆情况。

为了研究反应材料在落锤加载下的反应性能，利用10 kg落锤直接加载反应材料，获得了材料在落锤不同落高加载下的应力-时间曲线；将应力-时间曲线和高速摄影拍摄结果进行了对比，并分析计算了单位质量材料在发生反应时的吸收能量；基于材料的Johnson-Cook本构模型，使用有限元计算软件LS-DYNA计算了加载过程中的材料力学性能变化。结果表明，在无约束情况下使用10 kg落锤加载，随着落锤下落高度的增加，应力随时间的变化越快，材料在1 000 μs时发生反应，对应的临界应力为281 MPa，单位质量反应材料在发生反应时吸收的能量为40.9 J/g，数值计算结果与实验结果能够吻合，进一步验证了材料Johnson-Cook本构模型的合理性。

为评估HAE（HMX基含铝炸药）装药的易损性，设计了不同外壳涂层及包覆层导热系数的烤燃弹结构，研究了炸药装药在快速烤燃条件下的响应特性，分析了不同外壳涂层材料（有机隔热层和高分子复合涂层）与不同导热系数的包覆层材料对HAE炸药装药快速烤燃时间及响应结果的影响。结果表明，外壳涂层及包覆层导热系数基本没有改变炸药装药的响应等级（均为燃烧或药柱喷出），主要影响破膜的时间及耐烤燃时间，使其较对比配方（外壳无涂层，包覆层为硅橡胶）有不同程度的延迟；有机涂层对炸药装药烤燃响应参数的影响不明显，烤燃弹的破膜时间和耐烤燃时间分别较对比配方延迟0.06 min和0.12 min，高分子复合涂层单独使用时可有效延长炸药装药的响应参数，烤燃弹的破膜时间和耐烤燃时间分别较对比配方延迟1.17 min和2.81 min；同时采用有机涂层和空心玻璃微球（HGMs）取代硅橡胶的包覆层后，炸药装药在压力膜破碎的同时被喷出，而采用高分子复合涂层/HGMs取代硅橡胶的包覆层后，炸药装药稳定燃烧。

为提高爆炸成型弹丸（EFP）的侵彻能力，采用AUTUDYN数值计算软件研究了内置敏感器件结构参数对EFP成型的影响规律，并通过典型末敏弹EFP战斗部侵彻靶板试验对计算模型的可靠性进行了验证。结果表明，敏感器件高度由0.15倍装药高度增加到0.50倍时，成型EFP速度增加1.29%，长径比减小30.9%；敏感器件直径由0.3倍装药直径增加到0.8倍装药直径时，成型EFP速度减小5.14%，长径比减小17.5%；随着敏感器件距起爆点距离由0.1倍装药高度增加到0.55倍时，成型后EFP的速度与长径比先减小后增加，且低值都出现在0.35倍装药高度处；对于阶梯形敏感器件，敏感器件直径比由0.4增加到1.0时，EFP速度减小3.2%，长径比增加39.1%；敏感器件高度比由0.4增加到1.0时，EFP速度减小4.2%，长径比增加38.4%。

为了解决硝酸羟铵/聚乙烯醇(HAN/PVA)的点火和燃烧困难问题,采用热重-差示扫描量热-红外光谱-质谱联用技术研究了HAN/PVA的热分解机理,并通过多重扫描速率的非等温法探索了卡托辛、乙基二茂铁、辛基二茂铁和叔丁基二茂铁等对HAN/PVA热分解性能的影响。结果表明,HAN/PVA的热分解主要发生在457.0～485.2K,失重73.7%,放热量为1312.1J/g,活化能E_a为88.8kJ/mol,在加热过程中固体样品基本转变成气态产物; 本研究所用二茂铁类衍生物对HAN/PVA的热分解均具有明显的催化效果,催化作用由强到弱依次为叔丁基二茂铁、辛基二茂铁、卡托辛及乙基二茂铁,分别使HAN/PVA的热分解温度降低了42.9、27.5、17.5和12.3K; 含辛基二茂铁、卡托辛和乙基二茂铁样品热分解反应的E_a分别为81.2、90.5和77.7kJ/mol; HAN/PVA/卡托辛样品热分解的E_a虽然最高,但指前因子A提高了2个数量级,反应速率常数大幅增加,催化效果最佳。

为了研究分离回收废旧梯黑铝炸药中各成分的高效低成本的物理方法,采用控温离心和控温水洗结晶,回收梯黑铝炸药中的TNT组分; 再根据RDX与铝粉的密度差异,使用密度分级法,分离RDX与铝粉, 优化了分离条件,对回收物质进行DSC和XRD表征,并测试其撞击感度。结果表明,在密度为2.0g/cm³的溴化锌溶液中,控温30℃、离心转速2500r/min等条件下,回收RDX和铝粉回收率分别为67.6%和86.5%,纯度分别为77.2%和94.6%; 回收的RDX热安定性良好,存在少量铝粉和TNT与RDX的共熔物,且基本没有独立存在的TNT组分,其撞击感度为90%; 回收铝粉中含有微量氧化铝粉和炸药成分; 两种回收物组分中均不含溴化锌。该物理方法可有效实现废旧梯黑铝炸药各组分的高效绿色回收。

为了解决聚合物黏结炸药(PBX)中小分子石蜡钝感剂力学性能差、与高分子黏结剂相容性不佳等问题,基于不同壁材石蜡微胶囊(MePW)的合成,采用浇注成型的方法,制备其与石蜡、端羟基聚丁二烯型聚氨酯(HTPB)的复合材料; 研究了该复合材料的化学组成、脆断面形貌、表面和界面热力学性质、力学性能,以及它们之间的关系。结果表明,加入MePW可以有效减少石蜡从HTPB基体脆断面脱离,以MF MePW和PS MePW改善效果最佳。与PW/HTPB相比,加入MePW后使材料表面张力(γ_s)最高降低了14.8012mN/m(60%MF MePW/PW/HTPB),明显提高石蜡与HTPB间的相容性; 同时力学性能显著增强,其压缩模量、压缩强度、拉伸模量、拉伸强度和断裂伸长率最高分别提高了10.4kPa(PS-SiO₂ MePW)、94kPa(PMMA MePW/PW/HTPB)、44 kPa(MF MePW/PW/HTPB)、519kPa(MF MePW/PW/HTPB)和796.16%(MF MePW/PW/HTPB)。由此可见,4种壁材MePW中,MF MePW对PW/HTPB的改性效果最显著,最有利于其在PBX体系的应用。