叠氮化银起爆药连续化合成芯片的设计与应用研究

作     者：韩瑞山 王燕兰 卢飞朋 张松 张方 李蛟 褚恩义 HAN Rui-shan;WANG Yan-lan;LU Fei-peng;ZHANG Song;ZHANG Fang;LI Jiao;CHU En-yi

作者机构：陕西应用物理化学研究所瞬态化学效应与控制全国重点实验室陕西西安710061 

出 版 物：《含能材料》 (Chinese Journal of Energetic Materials)

年 卷 期：2024年第32卷第3期

页      面：270-279页

核心收录：

学科分类：082604[工学-军事化学与烟火技术] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(22205023) 

主　　题：微流控 微混合芯片 起爆药 叠氮化银 

摘      要：针对叠氮化银(AgN3,简写为SA)起爆药合成过程对于反应溶液快速混合的要求,设计制作了连续反向旋T形微混合芯片,并采用Ansys Fluent仿真模拟软件对芯片结构及反应物流速等因素对混合效率的影响规律进行了研究,优化获得了高效微混合芯片结构。使用该芯片进行了纳米SA起爆药的连续化合成,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)研究了SA起爆药的形貌、成分结构与热性能。结果表明:当微混合芯片的通道尺寸为1 mm,对撞角度180°,反应物流速4 mL·min^(-1)以上时,可获得接近100%的混合效率。通过调节反应物流速、浓度和添加表面活性剂,可有效调控产物粒径及其分布,且反应产物主要成分为正交晶系的AgN3晶体。相较常规方法,使用微流控方法制备的SA起爆药放热峰温度由365.2℃提前到358.2℃(降低7℃),且放热量由851.6 kJ·kg^(-1)升高到976.7 kJ·kg^(-1)(升高14.7%),表明微流控方法制备的SA起爆药具有更高的反应活性和能量。