含能材料期刊（通用4篇）
含能材料期刊 篇1
含能材料分子设计与性能预测研究
利用分子设计软件预测含能材料的物化性能及爆炸参数,并与实测值进行了比较.结果表明,TNT分子理论预测值与实测值基本一致;八硝基立方烷的爆炸参数,除爆速相差较大外,其他参数与实测值接近.
作 者：杨宗伟 刘玉存 YANG Zong-wei LIU Yu-cun 作者单位：中北大学化工与环境学院,山西,太原,030051 刊 名：山西化工 英文刊名：SHANXI CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)： 29(4) 分类号：V512 关键词：分子设计 含能材料 爆炸参数 撞击感度含能材料期刊 篇2
虽然纳米含能材料可能具有许多新的优异性能,但采用常规方法简单地将纳米含能材料与其他组分相混合而获得的复合配方在实际应用时却很难获得理想的效果,其主要原因在于纳米粒子与其他组分在混合过程中极易由于纳米粒子高的比表面积和表面能作用而相互团聚,很难以纳米粒子的形式均匀地分散到其他组分中并达到最大限度地充分接触,纳米粒子的高比表面积、高表面能、高表面活性无法得到充分发挥,导致实际使用效果不佳[5]。
美国能源部下属的三个实验室(LLNL、LANL、SNL)、国防部下属的各实验室和研究中心[6]以及俄罗斯科学院的专家[4]都各自开展了纳米复合含能材料的制备、性能测试和应用研究。我国也在纳米复合材料的制备上进行了一些探索,但是文献报道的不多。由于纳米复合含能材料具有含能材料的特殊性质,其制备条件比常规的纳米复合材料要求严格,目前,用于制备纳米复合含能材料的方法按制备手段来分有物理法和化学法两种[7]。物理法指用外加物理手段如气流、液流或其他机械力冲击含能材料的颗粒,使其在外加力场(如冲击、挤压、碰撞、剪切、摩擦等)作用下,发生颗粒断裂、破碎,从而达到细化、分散的目的。化学法指的是采用各种化学原理,通过化学过程中控制含能组分颗粒的长大,使其细化并分散均匀。本文主要介绍化学法中的溶胶-凝胶法来制备纳米复合含能材料。
1 溶胶凝胶法简介
自1971年Dislich首次通过溶胶—凝胶工艺制备出多元氧化物固体材料以来,溶胶—凝胶工艺已越来越受到人们的青睐。与传统的材料制备工艺相比,溶胶-凝胶技术制备材料,具有制品纯度高,均一性好,工艺过程温度低,易于控制,化学成分可以有选择的掺杂,可以有多种形态(如,粉末、纤维、薄膜)等优点。因此,溶胶-凝胶工艺被认为是制备复合材料,特别是纳米复合材料的一种理想方法[7]。
在用溶胶-凝胶法制备纳米复合材料的过程中,首先将反应性单体溶于适宜溶剂,经反应形成纳米级颗粒,含有该纳米颗粒的体系为溶胶(sol);体系进一步发生凝胶反应,形成高度交联、孔内含有溶液的三维固体网路,称为凝胶(gel)。保留在凝胶孔内的溶胶可用超临界流体萃取(干燥)或缓慢蒸发的方法出去,可得到两种不同的凝胶产品。其一般过程如图1所示[8] 。
2 溶胶凝胶法制备纳米复合含能材料
由于纳米复合含能材料其自身的特点(如制造过程的安全性、纳米粒子易聚集、纳米复合技术难度大等)的影响,可用来制备的方法较少。20世纪90年代,美国的LLNL实验室最早将sol-gel法应用于制备纳米结构复合含能材料[9]。众所周知,含能材料的起爆和爆轰性能受其微观结构的影响很大,而溶胶-凝胶法对含能材料加工最引人瞩目的特点就是它能对组分进行精确控制,进而为得到密度可控且均匀的材料提供了可行性。另外,它还能容许各组分在纳米规格上的直接混合。大量的文献资料表明,目前纳米复合含能材料的研究主要集中于美国的LLNL国家实验室,中国工程物理研究院化材所及北京理工大学等单位。他们先后制备了SiO2体系、RF体系、GAP体系、铝热剂等纳米复合含能材料。这些纳米复合含能材料不仅都具有纳米材料的共性,如大的比表面积,高的表面能等,而且也有含能材料的特性,如高能量密度等。在纳米复合含能材料的制备研究中,都涉及到2个主要问题:一是如何防止纳米粒子的团聚;二是如何提高复合材料的能量密度。围绕着2个问题,人们进行了广泛而深入的研究。
2.1 SiO2体系复合含能材料
在用溶胶凝胶法制备纳米复合含能材料的进程中,最先被用于基质材料的是SiO2,1997年,美国LLNL实验室的Tillotson等[9]人最先利用sol-gel法制备出了以SiO2为基质的RDX/SiO2复合材料。研究表明,单质炸药RDX确实进入凝胶孔洞之中,其粒径大小约20 nm,但有少许RDX的团聚发生,原因是在干燥过程中,由于表面张力的作用,导致SiO2基质结构的坍塌而引起的团聚。但在他们制备的复合材料中RDX添加量只添加到45%,其值偏低。在此基础上,中国工程物理研究院化材所的池钰等[10]将RDX添加量增至80%,且在干燥阶段采用超临界CO2萃取(SCE),经TEM发现,骨架孔径小且分布均匀,大大减少了团聚的现象;并对复合材料进行一些性能测试,DSC分析发现,复合炸药干凝胶中RDX的熔化峰和分解峰温度都有所提前,并随着RDX含量的减少温度降幅增大。他们分析认为是炸药晶体粒径的减小以及惰性基体的网络结构降低了复合材料的撞击感度。单质炸药为负氧平衡,为进一步提高其能量密度,人们通常将其按一定比例与氧化剂混合,从而提高其能量释放。不难发现,在上述2种复合材料中并无氧化剂的加入,随后,北理工的陈人杰等[11]制备了RDX/AP(高氯酸铵)/SiO2复合材料,并与其机械搅拌的等量混合物进行对比,发现AP的分解温度大大提前,几乎与RDX同时分解,且分解热远高于物理混合的。原因是当AP与RDX同时分解时,AP的热分解释放出足够的活性氧,使得RDX的氧化还原反应进行得较完全。此外,Tillotson等[12]还应用溶胶凝胶法中的粉末加入工艺制备PETN/SiO2复合含能材料,用90wt%的PETN和10wt%的SiO2制成的干凝胶,其落锤感度H50为133 cm,纯PETN的落锤感度值为17 cm,而混有气相SiO2的PETN落锤感度H50低于10 cm。当硅基体作为惰性基体在复合物中具有相似比例时,感度增大。然而,溶胶-凝胶法制备的复合含能材料由于凝胶结构的存在,其感度明显降低,这可能是由于该方法可使含能材料与惰性基体精密混合,并且由于纳米结构的存在使得撞击压力平均分配,所以在热点形成的初始阶段,由于热点的表面积/体积的比值大,热散失速度大于热产生速度,大热点不易形成,从而起到降感的作用。因SiO2为无机材料,属于刚性脆性材料,在制备过程中其凝胶的结构易破裂等缺点,为此人们又尝试了其他的基质。
2.2 RF体系复合含能材料
RF凝胶具有比较高的孔洞率,大的比表面积等特点,是一种典型的塑性纳米结构非晶固态材料。因此人们选择RF作为纳米复合含能材料的基体体系。Bryce等[13]制备RF与二高氯酸肼([N2H6][ClO4]2或简称HP2)晶体的体系。在含有氧化剂或含能材料的水中进行间二苯酚与甲醛的缩和反应的, HP2干燥后分散在凝胶的纳米网格结构中。其中HP2的含量可高达88%,SEM观察发现HP2为粒径在20～50 nm之间,并形成了400～800 nm大小的团聚体。比起简单混合得到的复合含能材料,这种材料的撞击感度更低,燃烧速度更快。郭秋霞等[14]制备出RF-RDX纳米复合含能材料,其热分解温度相比于相同组分的混合物,分解峰大大提前,感度降低。Simpson等[15]制备了RF-AP纳米复合含能材料。方法与上述类似,只不过RF凝胶孔中是AP。在适宜的组分配比下,他们得到了具有HMX能量密度的RF-AP材料。TEM检测表明AP晶体粒径小于20 nm, BET比表面积则高达292 m2/g,是其他方法制备的同类复合材料最大比表面积的6倍以上。DSC测试表明得到的纳米复合材料确实是含能的,材料的机械撞击感度远远低于其他方法制备的同类材料。在上述基础上,为进一步提高能量,张娟等[16]也制备了HMX/AP/RF材料,并对其将行了初步的表征与性能测试,但令人遗憾的是,他们并未在材料的爆轰方面做进一步的测试。为进一步提高其能量释放,人们开始考虑选取那些本身含能的物质作为骨架基质,并进行了更多的探索研究。
2.3 含能骨架体系复合含能材料
目前文献报道用来作为骨架材料的主要是硝化纤维素(NC)、有机叠氮化合物,如聚叠氮缩水甘油醚(GAP)。Bryce等[17]制备了二异氰酸正己酯(HDI)与硝化棉交联后均匀包覆的纳米CL-20粒子,其固含量可达90%,SEM、AFM以及X射线衍射显示CL-20的粒径在20～200 nm间,主要为α型晶体。平均粒径随着CL-20含量的增加而增大,(90/10=160 nm,79/21=80 nm,65/35=25 nm)。研究发现CL-20的C-H键与硝化棉的硝基间存在着氢键。随着NC量的增加,NC包覆CL-20的能力得到增加,并由此限制了CL-20晶体粒子的生长,但复合材料感度无明显变化。为降低含能材料的感度,人们继续寻找更合适的材料,而GAP[18]具有一系列可贵的性能,如高的能量和密度,优良的燃烧性能和热安定性,较低的玻璃化温度,低特征信号和低感度等,且与大部分单质炸药良好的相容性引起人们的兴趣。Jun Li等[19]制备了GAP/HDI/CL-20复合材料,其中CL-20装载可高至93%,且感度大幅降低。尽管他们采用了改进的方法来进行干燥过程中,但材料中的CL-20并未达到理想的分布均匀状态。这点上需要进一步的探索研究。另外,此类材料中只是添加了一种负氧单质炸药,相比于前面提到的2大类,都有氧化剂的加入来提高其能量,因此,如何添加双组份将是以后的一个方向。
2.4 铝热剂类金属氧化物纳米复合含能材料
相比于上述三大类纳米复合含能材料,铝热剂类复合材料已有相当大部分应用于实际中。Gash等[20,21,22,23,24]制备Fe2O3/纳米Al纳米复合含能材料,用高分辨率投射电镜(HRTEM)观察凝胶结构,发现纳米复合含能材料是由3～10 nm的Fe2O3纳米团簇与其紧密接触的直径为25 nm的超细Al(UFG)颗粒组成,Al粒子表面有5 nm厚的氧化物,这与UFG-Al粉体的原始分析结果一致,说明溶剂-凝胶法不会显著影响燃料金属的结构。
采用上述类似方法,制备金属氧化物为基的纳米复合含能材料时,选用能水解的金属盐,水解后得到稳定凝胶,加入去质子剂如丁二烯单环氧化物、环己烯环氧化物、环氧丙烷等引发溶胶形成凝胶,可以通过下式来表示:
MaXb+bH2O→Ma(H2O)b+bX
Ma(H2O)b+2b[proton
MaOb+2b[proton scavenger-H]
这里M为金属,X为盐的阴离子。其中M可以为Fe、Cr、Al、Ga、In、Gf、Sn、Zr、Mo、Ti、V、Co、Ni、Cu、Y、Ta、W、Pb、B、Nb、Ge、Pr、U、Ce、Er、Nd,也就是元素周期里的第2族至13族所以元素、第14的部分元素、第15族的部分元素、第15族的部分元素、第16族的部分元素以及镧系和锕系的元素。LLNL实验室利用溶胶-凝胶工艺制备了以金属氧化物为基的烟火剂(如铝热剂)。用溶胶-凝胶方法制备的铝热剂,其能量密度是能量最高的单分子含能材料的两倍,氧化剂凝胶与其孔径中的金属铝粉颗粒之间质量传输速度快、反应灵敏,与类似的普通氧化物为基的材料相比,其最快速度超过千倍。并且它还具有燃速快、反应区温度高,反应可放出大量的热,如Al/MoO3纳米复合铝热剂燃速大约400 m/s,反应区温度3253 K[25]的特点。Gorge等[25]用溶胶-凝胶法制备的Al/MoO3复合含能材料(Al:MoO3为45:55(重量比)、Al颗粒大小为20～50 nm)运用于冲击起爆雷管装药,表现出相同或更佳的性能。LLNL实验室利用溶胶-凝胶法设计了新型起爆器和点火装置,该装置一般由含能传爆药包涂的含能层压结构材料构成。Barbee等[26]用溶胶-凝胶法和多层喷射相结合的方法把Fe2O3/Al等金属氧化物为基的含能材料包涂在Al/Monel(蒙乃尔镍基合金)、Ni/Al、Ni/Si等层压结构材料上,并着重研究了Fe2O3/Al对Ni/Al的包涂。这种纳米复合材料重复性好,性能易于控制,具有优异的老化性能等优点,能用于点火装置和起爆雷管中。这种起爆器具有结构简单、操作安全、生成物无毒无害,并且能够适应低温和高温条件(-30～150 ℃)、低相对湿度和高相对湿度以及对环境老化稳定的特点。另外,溶胶-凝胶法还可以将纳米可燃剂分散在二元氧化剂基体或者有机/无机混合氧化剂基体中。
溶胶-凝胶法制备的金属氧化物纳米复合含能材料工艺已相当成熟,其制备的复合材料能量密度高、撞击感度低、燃烧速度快、反应区温度高,可以通过颗粒的大小控制其燃烧速度,因此可用于水下爆炸设备、烟火剂、火箭燃料推进剂等方面。
3 结 语
含能材料期刊 篇3
北京师范大学心理学院应用实验心理北京市重点实验室周仁来教授课题组研究发现，通过对工作记忆刷新功能的训练可以使儿童的智力得到提升。在见面会上，周仁来教授介绍说，在对人智力的研究方面，记忆可划分为几种，如果把人的大脑比喻成一台计算机，工作记忆就如同是计算机的内存，它决定了整机性能的高低。有关工作记忆能力的研究是最近国际上的热点。周仁来教授的训练研究将为特殊儿童（如学习障碍儿童、多动症儿童）的治疗、干预和教育辅导提供有效帮助，还可为工作记忆缺陷个体（如认知老化个体）的临床干预和治疗提供有效的训练工具。
哈尔滨工业大学电磁与电子技术研究所寇宝泉教授等人的研究则提出了一种可应用于光刻机超精密工件台的平面电机新型结构。该研究在总结并比较了国内外现有平面驱动装置的基礎上，提出了一种基于音圈电机运行原理的平面电机新结构。这种平面电机可以实现高精度、高频响的定位运动，在光刻机超精密工件台的应用领域中具有较高的研究价值。
此次见面会重点推荐的其他研究成果还包括了《淡水鱼头尾与腹背定向装置的设计与试验》和《业面源污染控制工程的“减源-拦截-修复”（3R）理论与实践》。见面会书面推荐了《生态水力半径法改进及其在青海湖流域的应用》、《链式红枣去核机的设计及试验》、《农村水电站电能生产动态不确定性优化调度模型》、《中期种质库贮藏下真空和非真空包装普通小麦种子的衰老特性及寿命差异》等4项成果。
本次见面会由中国科技新闻学会副秘书长王代同主持，她对推荐的论文成果进行了新闻点评。来自首都各媒体的记者参加了见面会。（尹莉华）
道路材料方向论文投稿期刊选择 篇4
道路材料主要是指道路施工建设中用到的材料。如水泥混凝土、建筑砂浆、无机结合料稳定材料、沥青混合料、建筑钢材等道桥工程材料。关于这些材料的应用和构建管理上会有一些新的观点和新的发展事项，这些人员对于这些所创作的论文，不仅是对公路建设技巧发展的一个主要方面，也是对自己在晋升职称评审中的一个主要条件。关于这些论文来说可以来以下期刊上进行投稿。城市道桥与防洪杂志投稿论文
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《公路》(月刊)1956年由中共中央宣传部批准创刊，是中国公路行业出版最早的中央级技术类科学技术期刊。《公路》办刊方针是：严格遵守国家出版及相关行业法规;宣传公路行业的科技方针、政策、法规和公路工程技术标准、规范、规程;交流和推广国内、外公路建设与管理的先进技术和成功经验;报道本专业及相关学科的新理论、新技术、新材料、新方法。为提高公路行业的技术和管理水平、推动我国公路交通现代化建设服务。《公路》内容以实用技术为主，兼顾政策、理论和科学实验。主要服务对象是：从事公路工程勘察、设计、施工、科研、养护、监理、管理等的技术和管理人员，大中专院校师生，市政、铁路、林业、水利、机场、地质、煤矿、石油等部门的科技工作者。