为促进工业炸药的绿色发展,用绿色氧化剂过氧化氢(H₂O₂)部分或全部替代硝酸铵(AN)形成新型工业炸药,可以减少NO_x的生成量,改善对环境的不利影响,是最有应用潜力的工业“绿色炸药”。在此基础上,综述了H₂O₂基混合炸药的研究进展,从H₂O₂/H₂O纯溶液、H₂O₂/Fuel液体混合物和H₂O₂/Fuel胶状物3个方面介绍了H₂O₂基炸药的爆轰性能,分析了H₂O₂/Fuel基炸药中H₂O₂的分解特性,对比了H₂O₂/Fuel基炸药与传统AN基炸药的爆轰性能,并阐述了H₂O₂基爆炸物的冲击起爆机制; 通过对H₂O₂基炸药爆炸性研究进展的阐述,分析了H₂O₂基“绿色炸药”面临的问题,主要有基础性能表征不充分、起爆机制不明确等; 展望了H₂O₂在工业炸药中的发展前景。附参考文献103篇。

综述了DNA、多肽、蛋白质、聚多巴胺(PDA)、单宁酸(TA)和纤维素等生物分子在含能材料领域中的应用。首先,分析了当前常规的非新型含能材料所面临的问题,提出了自组装技术在新结构含能材料制备中的优势,该技术通过将生物分子与含能材料组装制备新结构含能材料,有望在性能上实现提升; 然后,基于国内外相关研究,分别阐述了这些生物分子的结构特点、组装优势、组装过程及其机理,并概述了合成的新结构含能材料的性能表现; 最后,对当前生物分子在含能材料中的应用研究工作进行了总结,分析了新结构含能材料在性能优化、机理研究及应用成本等方面所面临的挑战,并展望了其在航空航天及可持续发展等领域的潜在应用前景。附参考文献55篇。

为了研究不同气氛环境下脉冲激光溅射含氮化合物产生的等离子体特性及其演化过程,以氮化硼(BN)作为靶材,使用脉冲激光分别溅射氮气、空气和近真空环境中的BN,通过光谱仪采集不同延迟时间下溅射所产生的等离子体信号,揭示了等离子体的生长及消亡过程。结果表明,在空气中溅射BN会生成大量氧等离子体并呈现特征光谱峰,而在氮气或近真空环境下溅射时,该特征峰基本消失; 在氮气中溅射BN时,产生的氮原子(N I)、一价氮离子(N II)和三价氮离子(N IV)数量较多,并且氮等离子体存在时间最长,N I和N IV的存在时间分别最长可达4400ns和3450ns; 在3种不同溅射环境下,激光溅射氮气中的BN最有利于氮原子簇的制备。

针对ReaxFF初始力场描述2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧化物(LLM-105)的不足,采用了一种基于梯度下降算法JAX-ReaxFF框架策略,对ReaxFF反应力场进行了重新参数化,特别关注不同键和键角的势能面解离变化; 在模拟不同温度和分解速率的反应过程中,深入分析了LLM-105的反应机制。结果表明,当温度为1500K时,分子反应主要聚焦于聚合和脱氢反应; 随着温度的逐渐升高,LLM-105的反应模式呈现出了新的变化,当温度不小于2000K时,除了原有的聚合和脱氢反应外,还观察到了C—NO₂键和C—NH₂键的断裂现象; 值得注意的是,C—NO₂键的断裂成为触发这一系列反应的关键因素; 随着分子中的C—NO₂和C—NH₂键开始发生均裂反应,促进了中间产物HON₂、NO₂和NH₃的形成,并经历一系列复杂的相互反应,最终生成了N₂、H₂O和CO₂等稳定产物,表明该力场能够有效模拟在不同温度和加热速率下的化学反应变化。

为了研究微纳米自组装和物理混合铝粉材料的点火与爆炸性能,采用1.2L哈特曼管和20L球爆炸测试系统对材料的点火敏感度、火焰传播特性以及爆炸参数进行了研究。结果表明,与Al-T4纯微米铝粉相比,纳米铝粉可以显著降低铝粉材料的点火能量,自组装工艺相较于物理混合工艺的铝粉材料,其点火敏感性进一步升高; 在火焰传播速度上,少量纳米铝粉的高反应速率可以加速微米铝粉的反应,自组装铝粉由于微纳米铝粉整体的协同作用,容易点火的同时对热量的传递也更为高效; 在20L球爆炸测试系统中,质量分数5%纳米的自组装和物理混合铝粉在500g/m³时达到最大爆炸压力以及爆炸指数,分别为0.72、0.75MPa以及43.21、31.49MPa·m/s,添加质量分数10%纳米自组装和物理混合铝粉则在1000g/m³时达到最大爆炸压力,分别为0.84、0.68MPa,质量分数5%的纳米铝粉爆炸压力和爆炸指数随着粉尘浓度先变大后减小,质量分数10%纳米的铝粉爆炸压力和爆炸指数则随着粉尘浓度的升高而增大,复合铝粉的爆炸威力不仅和活性相关,和铝粉本身的热值也存在一定的关联。

针对黑火药传火速率不高的问题,采用在还原氧化石墨烯(RGO)上原位生长纳米硫,制备纳米硫/RGO复合物(RGS),然后用冰模板法将KNO₃与RGS复合,获得KNO₃/RGS复合物(RGPS); 通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、比表面积和孔径分析仪、差示扫描量热仪(DSC)和高速摄影(HSVR)对其形貌、结构、热分解性能和燃烧性能进行表征,并与机械混合物的性能进行了对比。结果表明,纳米硫原位生长在RGO上,KNO₃嵌入在RGS中,KNO₃的尺寸为3μm左右; RGPS的BET表面积约为8.1m²/g,远大于机械混合物的4.2m²/g; 放热峰温比机械混合物低13.6℃,放热量增加82.4%; 活化能为153kJ/mol,比机械混合物低16kJ/mol; 常温常压下的平均燃烧速度相比于黑火药机械混合物及RGPS机械混合物提高220.3%和182.1%。说明RGPS的热分解性能及燃烧性能较机械混合物显著提升。