CL-20基压装型温压炸药的设计及性能研究

为了提高六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基温压炸药的能量水平和安全性能,通过分析温压炸药爆炸反应历程,开展了CL-20基压装型温压炸药的设计及性能研究。结果表明:CL-20基压装型温压炸药装药密度2.015 g/cm³、爆热8 361 kJ/kg、爆速7 815 m/s,30 kg炸药爆炸时在远场12 m处的冲击波超压可对人员达到中度以上的毁伤;且其撞击感度8%,摩擦感度24%;在慢速烤燃、快速烤燃、12.7 mm子弹撞击试验中,炸药响应等级均为燃烧反应,爆轰性能和安全性能优异。     

高分子复合黏胶体系对CL-20包覆及性能的影响

为了降低CL-20的机械感度,选择聚丙烯酸酯橡胶（HyTemp）和聚氨酯（TPU）作为黏结剂,微晶蜡作为钝感剂,对CL-20晶体表面进行包覆,分别制备了CL-20/HyTemp/微晶蜡、CL-20/TPU/微晶蜡、CL-20/HyTemp复配TPU/微晶蜡3种样品。分别通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、差示扫描量热仪（DSC）、机械感度仪来表征样品的表面包覆情况、晶体结构、热稳定性以及机械感度。结果显示:HyTemp、TPU和微晶蜡都能有效包覆CL-20;且3种样品中CL-20的晶型仍为ε型,未发生改变。与包覆前相比,3种样品中氮元素含量均有大幅度的降低,包覆程度较高。其中,高分子复合黏结剂（HyTemp复配TPU）包覆样品的表面更为紧凑密实。与原料CL-20相比,复合黏结剂包覆样品的表观活化能提高了164.45 kJ/mol,熵变和焓变也有较大提升,反应活性降低,热稳定性明显改善;临界载荷由原料CL-20的60 N提高到了288 N,撞击感度也比原料CL-20降低了3.6 J,降感效果显著。采用HyTemp复配TPU作为黏结剂包覆的样品综合性能最好。     

CL-20基薄膜炸药的爆轰特性研究

采用重结晶方法细化的CL-20炸药进行CL-20基薄膜炸药制备。研究了CL-20基薄膜炸药的爆轰性能、熄爆厚度和拐角效应,并与HMX基薄膜炸药进行对比。研究结果表明:在装药相对密度为85%时,CL-20基和HMX基薄膜炸药的爆速分别为8 393 m/s和8 069 m/s;CL-20基和HMX基薄膜炸药的熄爆厚度分别为0.23 mm和0.41 mm;相比HMX基薄膜炸药,CL-20基薄膜炸药的熄爆厚度更小,传爆能力更强。     

微序列隔板对MEMS火工品传爆性能的影响?

为研究微传爆序列结构中隔板对其传爆性能影响,采用有限元分析方法,模拟了微小直径药柱(以CL-20和JO-9C作为一级、二级装药,直径分别为2 mm和4 mm,径高比为1)在镍和不锈钢材料下,不同隔板厚度对微序列起爆传爆能力的影响。得到了CL-20起爆JO-9C装药时这两种材料隔板的临界起爆厚度,分别为1.6 mm(不锈钢)、1.4 mm(镍),材料镍的隔爆能力优于不锈钢。对仿真结果进行了试验验证,结果表明,该仿真能够较准确地反映实际情况。     

基于TANPyO的PBX炸药爆炸性能研究

为研究高能量密度材料TANPyO基PBX的爆炸性能,基于TANPyO炸药,分别添加黏结剂氟橡胶F2311、丁腈橡胶(NBR)以及氟橡胶F2311与丁腈橡胶(NBR)按比例混合而成的黏结剂,采用溶液-悬浮-蒸馏法制备3种TANPyO基的PBX炸药.通过扫描电镜对样品进行微观表征,测试其爆速和感度,并采用聚能装药形式进行爆炸威力和钢靶射孔穿深试验.试验结果表明,3种TANPyO基PBX样品爆炸性能良好,满足低易损炸药高能钝感要求,爆速约7200 m/s,穿孔深度达到120 mm以上,具有良好的撞击感度与摩擦感度;尤其以添加F2311+NBR的TANPyO基PBX样品测试效果表现最佳,爆速达到7186 m/s,穿深达到138 mm,并且其威力侵彻深度和体积分别达到8701炸药的93.4％和70.6％.TANPyO基PBX样品性能指标既满足钝感炸药又符合高能混合炸药,从而说明TANPyO能够成为一种新型高能钝感含能材料.     

SrF_2包覆锂离子电池用正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的电化学性能研究

采用化学沉淀法在富锂层状正极材料0.5Li2MnO3?0.5LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2表面包覆一层SrF2薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和充放电测试技术研究SrF2包覆对正极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,正极材料表面包覆了一层厚约20~30nm的SrF2膜。包覆SrF2后,材料的首次库仑效率从70.5%增加到72.7%,且包覆改善了材料的倍率性能和循环性能。随着充放电倍率的增大,包覆样与未包覆样的放电容量差值随之增大;包覆样循环40次后容量保持率为95.1%,高于未包覆样84.8%的容量保持率。     

磷酸铝纳米包覆对三元材料性能的影响

为提高三元正极材料的性能,采用纳米AlPO4包覆。并用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)和恒流充放电对包覆和未包覆的材料进行结构表征与性能测试分析。结果表明,AlPO4包覆并没有改变电极材料的晶体结构,仅在电极材料表面形成均匀的包覆层,厚度约为4nm。包覆后的电极材料在3～4.5V的充放电电压范围内,循环性能明显优于未包覆的材料,并且包覆量越高,材料的性能越好。但是包覆量太高会影响其初始容量,研究表明,0.2%的包覆浓度能够提高材料的电化学性能。     

CL-20/DNDAP共晶含能材料的晶体结构与性能研究

以乙酸甲酯为溶剂,采用溶剂挥发法制得六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/2,4-二硝基-2,4-二氮杂戊烷(DNDAP)共晶含能材料。利用扫描电子显微镜和单晶X射线衍射仪对其形貌和结构进行表征,采用差示扫描量热法测试其热性能,并研究了该材料的机械感度和爆轰性能。结果表明,CL-20/DNDAP晶体属于单斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数a=1.3022(2)nm,b=2.2619(4)nm,c=1.2962(2)nm,α=90°,β=104.648(3)°,γ=90°(a,b,c均为晶胞长度;α,β,γ均为空间角)。CL-20/DNDAP共晶含能材料在210～260℃集中放热分解,熔点明显高于DNDAP;共晶含能材料特性落高值为33.1cm,摩擦感度为48%,摩擦感度较CL-20大幅降低;应用Kamlet-Jacobs方程预测得到共晶含能材料的理论爆速为8870m/s,理论爆压为36.40GPa,具有较高的能量。     

乙酸乙酯对CL-20溶液热分解的影响

为了防止六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)在生产过程中发生爆炸,选乙酸乙酯作为溶剂,采用自行设计的临界爆温测试装置对CL-20和CL-20溶液的热分解情况进行了测试。结果表明:在实验条件下,0.4 g CL-20在较高温度下加热时会发生爆炸;当CL-20溶液质量分数低于12%时,CL-20溶液不会发生爆炸;当CL-20质量分数在14%~16%时,CL-20溶液在170℃左右迅速分解且发生爆炸,且CL-20溶液浓度的变化对临界爆温的影响很小。实验结果对CL-20的安全生产具有一定的理论意义。     

AlPO4包覆对LiVOPO4电化学性能的影响

以LiVOPO4、Al(NO3)3.9H2O、H3PO4为原料,采用溶胶-凝胶法制备了AlPO4包覆的LiVOPO4粉末(AlPO4包覆LiVOPO4)。采用热重与差热分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析以及电化学测试等手段对AlPO4包覆LiVOPO4的微观结构、表面形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,AlPO4以无定形态包覆于LiVOPO4颗粒表面形成AlPO4包覆LiVOPO4粉末。由于在LiVOPO4颗粒表面包覆了一层无定形的AlPO4后,阻止了电极与电解质溶液之间的副反应,降低了电化学阻抗,因此,与未包覆的LiVOPO4粉末相比,AlPO4包覆LiVOPO4具有更高的可逆容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。     

TiO_2包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的结构和电化学性能研究

为了提高材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2在锂离子电池中的充放电循环性能,采用钛酸丁酯为原料对其进行TiO_2包覆。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能。结果表明:TiO_2仅在表面形成包覆层,并未改变材料的结构。当TiO_2包覆量小于3%(wt,质量分数,下同)时,包覆效果不明显,而当包覆量大于3%时,材料的循环性能会有大幅提高,特别是在4.4V以上充放电时,材料有较高容量的同时,循环性能也较为稳定。因此包覆TiO_2能提高高倍率性能、高温稳定性和循环性能。     

均匀沉淀法助力Li_2ZrO_3包覆LiNi_(0.85)Co_(0.1)Mn_(0.05)O_2提升电化学性能

高镍三元正极材料比容量随着Ni含量的增加而增加的特点与电动汽车亟待提高的续航里程相契合,但是高镍含量所带来的问题对其商业化应用不利。表面包覆可以有效抑制高镍含量对商业化的不利影响,但是非快锂离子导体包覆物会引入不利于锂离子传导的界面,而Li_2ZrO_3包覆可以有效避免这个问题。化学沉淀法因成本低廉和简单易行的特点在表面包覆中被广泛使用,而尿素则可以有效降低反应速度和提高反应的均匀性,因此本研究采用尿素辅助的化学沉淀法在高镍三元前驱体表面均匀沉淀Zr(OH)_4,再经过同步混锂步骤合成锆酸锂包覆的高镍三元正极材料。材料表征结果表明:改良的化学沉淀法有助于形成均匀的包覆层,同步锂化的高温步骤会引发轻微的团聚,Li_2ZrO_3包覆可以改善高镍三元正极材料的表面化学环境。电化学性能测试显示Li_2ZrO_3包覆能提升高镍三元正极材料的电化学性能,有效抑制电荷转移阻抗的增长。     

CL-20二氟氨基衍生物结构与性能的DFT研究

设计了CL-20的—NF_2衍生物,应用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G**方法进行了理论研究。设计等键反应,计算了气态生成焓,进而预测了固态生成焓;应用Politzer校正方法计算了晶体密度(ρ);由K-J方程估算爆热(Q)、爆速(D)和爆压(p),讨论了取代基对生成焓(HOF)、ρ、Q、D和p的影响;由键解离能(BDE)和落锤高度(h50)评价感度,并探讨了可能的热解引发机理。综合考虑爆轰性能与稳定性两方面因素,大多数CL-20的—NF_2衍生物为潜在的高能量密度材料,值得进一步研究。     

基于TANPyO的PBX炸药爆炸性能研究

为研究高能量密度材料TANPyO基PBX的爆炸性能,基于TANPyO炸药,分别添加黏结剂氟橡胶F_(2311)、丁腈橡胶(NBR)以及氟橡胶F_(2311)与丁腈橡胶(NBR)按比例混合而成的黏结剂,采用溶液-悬浮-蒸馏法制备3种TANPyO基的PBX炸药。通过扫描电镜对样品进行微观表征,测试其爆速和感度,并采用聚能装药形式进行爆炸威力和钢靶射孔穿深试验。试验结果表明,3种TANPyO基PBX样品爆炸性能良好,满足低易损炸药高能钝感要求,爆速约7 200 m/s,穿孔深度达到120 mm以上,具有良好的撞击感度与摩擦感度;尤其以添加F_(2311)+NBR的TANPyO基PBX样品测试效果表现最佳,爆速达到7 186 m/s,穿深达到138 mm,并且其威力侵彻深度和体积分别达到8701炸药的93.4%和70.6%。TANPyO基PBX样品性能指标既满足钝感炸药又符合高能混合炸药,从而说明TANPyO能够成为一种新型高能钝感含能材料。     

AlF_3包覆改性LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的制备与性能

制备了4.6V高截至电压下具有良好循环表现的AlF_3包覆改性LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料,通过XRD、SEM、交流阻抗(IMP)分析、充放电测试研究了不同用量AlF_3包覆LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的结构与电化学性能.结果表明,AlF_3以非晶态形式包覆于LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2材料颗粒的表面.当包覆量<1.0%(摩尔分数,下同)时,AlF_3包覆导致轻微的初始容量损失,但显著抑制了高充电电压下膜阻抗和电荷传递阻抗的增加,较好改善了LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2材料的循环稳定性;当包覆量达到2.0%以上时,因AlF_3无电化学活性,使得初始容量损失过大.综合各方面表现,0.5%AlF_3包覆样品的电化学性能较佳,2.5～4.6V范围0.5C放电容量为182.2mAh·g~(-1),循环30次后容量保持率达88.1%.     

磁性Fe_3O_4@SiO_2复合纳米颗粒的制备与表征

采用化学共沉淀法和正硅酸乙酯水解法制备了SiO_2包覆的Fe_3O_4磁性颗粒,采用X射线衍射仪、接触角测定仪、振动样品磁强计、透射电子显微镜等多种测试手段对所制备的颗粒进行了表征。结果表明:磁性颗粒表面成功包覆了一层SiO_2,包覆后的颗粒粒径为20 nm左右,具有超顺磁性;接触角从包覆前的120°减小到90°左右,亲油性显著增强;复合Fe_3O_4颗粒的饱和磁化强度随SiO_2包覆量的增加而减小,其值为84 kA/m,达到了使用要求。     

ANPyO/LLM-105混晶及其造型粉性能和应用研究

研究了ANPyO与LLM-105混晶及其造型粉的性能和应用。以二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用重结晶法制备了ANPyO/LLM-105混晶,通过扫描电镜、TG、真空安定性、安全性能等测试对ANPyO/LLM-105混晶进行了结构表征和性能表征。结果表明,SEM测试显示ANPyO/LLM-105混晶形状规则,表面光滑。ANPyO/LLM-105混晶的TG曲线图形与ANPyO、LLM-105的TG曲线图形接近。混晶200℃,48 h真空安定性测试放气量为0.21mL/g,撞击感度138 cm,摩擦感度30%,冲击波感度7.0 mm。以F2311为黏结剂,采用水悬浮法制备了混晶造型粉,通过耐热性、爆速、起爆和穿深测试对造型粉进行了性能表征。结果表明,造型粉混合炸药爆速为7 350 m/s(1.75g/cm3);装药压力5.50 MPa,装药密度为1.77 g/cm3时,可被油田导爆索稳定起爆,穿深为142 mm×10.0 mm。总体来说,ANPyO/LLM-105混晶及其混合炸药安全性能和爆炸性能与ANPyO相当,冲击波感度略高于ANPyO。     

包覆CaF2对稀土铝酸锶长余辉发光材料耐水性能的影响

为了提高稀土铝酸锶—SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+ (SAOED)的耐水性能,通过液相沉积法制备了不同CaF2包覆量的SAOED.对包覆前后样品的微观形貌、物相结构、发光性能以及耐水性进行了研究.结果 表明:经由CaF2包覆后的SAOED表面粗糙,有颗粒沉积的现象,包覆工艺及CaF2包覆层未改变SAOED的物相结构...     

TiO2包覆粉煤灰漂珠外墙隔热涂料的研究

为研制出低成本、高热反射率的外墙隔热涂料,采用非均相沉淀法制备了TiO2包覆粉煤灰漂珠隔热填料.对包覆材料进行了XRD、SEM和白度分析,并对隔热涂料的热反射率进行了测定.研究表明:TiO2包覆粉煤灰漂珠材料反射近红外辐射与阻止热传导的效果显著.反应6h所制备的包覆材料,其表面的TiO2分布均匀,且白度较高;在基本配方中添加3g该包覆填料所制备的隔热涂料,其热反射率达94.3%.     

氧化物熔融浸渍法包覆LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的电化学性能研究

以提高锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的循环性能为目的,采用熔融浸渍法制备了Al2O3和ZnO表面包覆的LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料.微观组织结构分析结果表明,包覆后LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2颗粒表面形成了一层厚度不均匀的纳米氧化物.电化学测试表明,ZnO和Al2O3包覆提高了材料的循环稳定性,在1C恒流充放电循环50次后容量保持率由包覆前的79.7%分别提高到88.4%和100%.