根据推进剂爆热与燃烧温度的正相关性，提出高能固体推进剂实际定压燃烧温度的确定方法。阐述并明确了爆热末态产物为准稳态非绝对稳态（自由能最小）的事实。根据高温燃烧产物降温到298K确定了爆热末态燃烧产物，计算了推进剂理论定压爆热。测试不同样品质量的推进剂爆热，得到最大爆热值作为推进剂的实际定容爆热；通过测试定容爆热实验末状态的实际温度和压强，建立了定容爆热末状态燃气摩尔数的测试方法，获得了实际最大定压爆热，并以此得到某高能推进剂在6.86Mpa、10MPa、15MPa和20MPa下的实际能达到的最大定压燃烧温度分别为3598.02K、3636.40K、3675.54K和3702.82K。

总结归纳了化学能引燃、光能激发、电磁波、高压冲击波、电能激发以及气固流动换热等6种不同能量激励方式下固体含能材料的点火引燃方法,重点综述了点火引燃技术的性能特点以及其在固体含能材料基础研究方面的研究进展。固体含能材料与点火引燃技术之间具有匹配性,点火引燃技术的选择需综合考虑复杂度、稳定性与集成难度等系统特点,以及点火机理、升温速率、堆积形态等固体含能材料特性。基于固体含能材料在点火燃烧本征机理与点火燃烧控制规律两方面的基础研究需求,指出固体含能材料的点火引燃技术将向更安全可靠高效、可精确控制能量输出与可实现测量装置高度集成等方向发展。未来工作中建议进一步加强含能材料领域的单颗粒点火燃烧本征机理阐明、多种颗粒堆积形态点火燃烧研究体系完善与点火燃烧特性控制策略构建等方面的研究内容。附

为了进一步研究高能稠环四嗪的应用性能,采用差示扫描量热(DSC)法和真空安定性实验(VST)对3-硝铵基-6-(1H-四唑-5-基)-[1,2,4]三唑[4,3-b][1,2,4,5]四嗪(TATTN)及肼盐(TATTN·N₂H₄)、铵盐(TATTN·NH₄)和羟胺盐(TATTN·NH₃OH)与硝酸酯类含能黏结剂的相容性进行初步研究; 采用DSC法对上述相容性好的混合体系的热分解动力学进行研究。DSC研究结果表明,TATTN及其铵盐与硝化棉(NC)均相容; TATTN及其铵盐与吸收药(硝化棉和硝化甘油混合物,NC/NG)均相容; TATTN及其盐与N-硝基二乙醇胺二硝酸酯(DINA)的相容性较差,敏感,不适合使用。VST实验结果表明,TATTN及其铵盐与NC、吸收药相容。由此可见,TATTN及其铵盐能与NC和NC+NG体系相容。利用氧弹量热法测量获得TATTN、TATTN·N₂H₄、TATTN·NH₄和TATTN·NH₃OH的燃烧能,进而计算获得生成焓,分别为903.08、1175.76、902.16和1020.6kJ/mol,表明TATTN、TATTN·N₂H₄、TATTN·NH₄和TATTN·NH₃OH是具有高的正生成焓的化合物。

为实现纳米铝热剂复合物反应活性的调节,采用静电喷雾技术制备了一系列不同Al/B摩尔比的Al/B/CuFe₂O₄@NC复合物,并通过XRD、FT-IR、SEM、DSC、激光点火和燃烧实验对复合物的相组成、结构和铝热反应特性进行系统表征分析。DSC结果表明,纳米B有益于增加复合物的热释放能和提高其热稳定性,Al/B 摩尔比为5/5工况下的热释放能由1138.5增至1426.9J/g,铝热反应温度随B含量的增加而提高。点火和燃烧实验发现,静电喷雾能显著增强复合物的反应活性,使其点火延迟由16ms降至10ms,燃速由3.34增至6.01cm/s; 通过改变Al/B摩尔比,复合物的燃速、燃烧室压力增速和静电火花感度分别在6.01～36.36cm/s、0.05～0.17MPa/ms和61.25～11.25mJ之间可调,而当Al/B摩尔比小于5/5时,其点火和燃烧困难,表明B粉是调节复合物活性的有效添加剂。

为了解决延期药在导弹武器系统以及空间飞行器作用过程中暴露出的延期时间不稳定、延期时间漂移过大等问题,提高武器装备系统的使用可靠性和安全性,开展了铜氧化物对钨系延期药燃烧性能催化行为研究。通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热技术(DSC)系统分析了Cu₂O以及CuO分别与高氯酸钾混合物的微观形貌与热分解性能,通过延期药发火性能试验验证了新型钨系延期药体系的燃烧性能。结果表明,CuO与Cu₂O的加入分别使高氯酸钾(KClO₄)热分解峰值温度下降了109.1与103.5℃,对KClO₄热分解过程促进作用CuO优于Cu₂O; 添加有金属氧化物的配方Y-1与Y-2的燃烧速率相比于原始配方(Y-0)均有提高,与混合物热分解过程表现出一致的催化作用规律,CuO的燃烧催化效果与燃烧稳定性均优于Cu₂O。

为了探讨Al/Cr₂O₃纳米铝热剂对硝化棉(NC)热分解过程的影响,采用差示扫描量热法(DSC)及热重/红外联用技术(TG/DTG-FTIR)研究了单组分NC和Al/Cr₂O₃/NC复合物的热分解反应过程。运用Kissinger法、Starink法、Kissinger-迭代法和Ozawa-迭代法计算得到NC及Al/Cr₂O₃/NC的表观活化能。通过FWO法、KAS法和Friedman法得到NC和Al/Cr₂O₃/NC热分解过程的动力学参数,并引入修正后的esták-Berggren经验方程对相应热分解反应动力学模型进行重建。结果表明,Al/Cr₂O₃纳米铝热剂可使NC热分解反应的表观活化能降低33.7kJ/mol,热点火温度降低3.5℃,热爆炸临界温度降低3.0℃。Al/Cr₂O₃/NC的热分解反应过程遵循n级动力学方程f(α)=7.25α^0.73(1-α)^2.12。在Al/Cr₂O₃催化作用下,NC首先断裂O—NO₂键,最终释放H₂O、CO₂、CO、NO₂、NO、N₂O、HCHO和HCOOH气体产物。

为了制备出高比表面积的多孔碳纳米材料来改变HMX和RDX的热分解催化性能,以两种不同分散效果的氧化沥青烯为碳源,以尿素作为结构导向剂在高温条件下形成两种不同孔径的多孔炭纳米片。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和比表面积及孔径分析仪对样品的形貌和结构进行了测试和表征。结果表明,亲水性更好的氧化沥青烯所制备的炭纳米片(ASPCNs 2)较亲水性较差的沥青质氧化物(ASPCNs 1)制备的碳纳米片具有更高比表面积(2470.47、1742.83m²/g)和更大的孔体积(1.38、1.40cm³/g)。ASPCNs 1和ASPCNs 2整体结构呈现蜂窝煤装,孔结构主要是以微孔为主。此外,ASPCNs 2对RDX和HMX热分解的催化作用优于ASPCNs 1,使其热分解峰温和表观活化能分别降低了26.23℃和34.15℃,37.45kJ/mol和48.22kJ/mol。

为了探索聚四氟乙烯(PTFE)对镁和Al₁₂Mg₁₇反应特性的影响,采用TG-DSC对样品的高温氧化行为进行测试分析; 利用自搭建的高速显微观测系统对其燃烧行为进行了精细地观测; 使用XRD和SEM等对反应前后样品的结构和组成等进行了分析; 使用光谱仪对样品燃烧过程中的光谱辐射特性进行记录。结果表明,当PTFE在空气中加热时,PTFE分别将Mg和Al₁₂Mg₁₇的起始反应温度提高了283.3℃和368.3℃; Mg与PTFE/Mg样品燃烧过程中,均在490～505nm间观察到了MgO的辐射峰,在517和518nm处观察到了镁的辐射峰; 与镁原料相比,PTFE/Mg中观察到了更加明显的微爆燃烧。对于Al₁₂Mg₁₇,PTFE的加入有助于其微爆燃烧的发生,样品燃烧过程中在417.486和512nm处观察到的AlO辐射峰说明PTFE的加入可以促进Al₁₂Mg₁₇中铝的燃烧。

为了改善二茂铁基衍生物的燃烧催化性能,向其引入富氮的高能基团,以构建具有良好热稳定性、燃烧催化活性的新型二茂铁基三氮唑化合物。用含三氮唑基团的化合物为原料与二茂铁甲酰氯、二茂铁甲醛反应,分别合成单、双二茂铁基三氮唑化合物,通过¹H NMR、¹³C NMR、X-射线单晶衍射、IR和UV-Vis对化合物的结构进行表征,并测定其抗氧化性、热稳定性及对AP的催化性能。结果表明,合成的化合物的电位差值均大于80mV,具有一定的抗氧化性; 单二茂铁基三氮唑化合物A1～A4的热分解温度在200℃左右,双二茂铁基三氮唑化合物A5～A7的热分解温度在240～380℃,因此后者的热稳定性相对前者更高; 化合物对AP有一定的催化性能,均能引起AP的两个放热峰不同程度地提前,其中单、双核二茂铁基三氮唑化合物对AP的低温放热峰分别提前了69～84℃、56～62℃,高温放热峰分别提前了144～165℃、153～184℃。由此得知双核二茂铁基三氮唑化合物对AP的催化性能优于单核二茂铁基三氮唑化合物。

为了促进新型N-氧化含能化合物2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪-1,3-二氧化物(TATDO)的应用,采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG/DTG)和热重-质谱-红外(TG-MS-FTIR)三联用技术等对其热分解特性进行了研究。结果表明,TATDO只有一个放热分解过程,10.0℃/min下外推起始温度为295.2℃,峰温为315.8℃,放热量约为1532J/g,质量损失约为41%,表明TATDO的热稳定性良好。用Kissinger方法获得TATDO的表观活化能和指前因子,分别为377.10kJ/mol和10^31.80s^-1。TATDO热分解产生的主要气体产物为H₂O、NH₃和CO,并且从分子及自由基结构模型和解离能的角度推测其热分解机理可能为:首先分子内氢转移(从TATDO到TATDO'的互变异构),然后氮氧键断裂氧化生成NH₃和碳氮聚合物。

为研究低铝含量推进剂的燃烧特性,以铝粉质量分数5%的低铝含量HTPB推进剂为对象,以铝粉质量分数12%～18%的HTPB推进剂为参比,通过水下声发射、BSFΦ75及BSFΦ165标准试验发动机等测试方法研究了低铝含量推进剂的燃烧性能和能量性能。结果表明,同一固含量条件下,低铝含量推进剂燃速较高,压强指数没有明显变化; 铝粉粒度越细,低铝含量推进剂燃速和燃速压强指数越大; 经BSFΦ75发动机内弹道p(压力)—t(时间)曲线验证,8～10MPa内低铝含量推进剂燃烧稳定; 经BSFΦ165发动机试车验证,7MPa下,低燃速低铝含量推进剂实际比冲2387N·s/kg,比冲效率达到97.3%,高燃速低铝含量推进剂实际比冲2465N·s/kg,比冲效率达到98.6%。低铝含量推进剂燃烧效率高,相近燃速下低铝含量推进剂与常规铝含量推进剂能量在同一水平。