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CL-20基炸药油墨设计及微笔直写成型技术研究

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CL-20基炸药油墨设计及微笔直写成型技术研究

作者：宋长坤中北大学

学位级别：硕士

在微纳米尺度上,直写成型技术(Direct Ink Writing)相比传统的加工方式拥有无可比拟的优势。在含能材料领域,采用直写成型技术对MEMS引信传爆序列进行高精度装药,具有安全、可批量沉积以及精确图形化的特点。本论文以亚微米CL-20为主体... 详细信息

在微纳米尺度上,直写成型技术(Direct Ink Writing)相比传统的加工方式拥有无可比拟的优势。在含能材料领域,采用直写成型技术对MEMS引信传爆序列进行高精度装药,具有安全、可批量沉积以及精确图形化的特点。本论文以亚微米CL-20为主体炸药,以水性聚氨酯(WPU)和乙基纤维素(EC)为粘结剂,选择合适的溶剂,组成双组份粘结剂体系,配制适用于微笔直写沉积装药工艺的炸药油墨。同时对油墨微流动挤出过程进行三维数值模拟,研究油墨挤出速度与施加压力、微笔直径和油墨粘度的关系。对微笔直写成型的油墨炸药样品的基础性能和传爆性能进行测试和表征。具体内容如下:首先,通过机械球磨法制备亚微米CL-20炸药,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对机械球磨细化的CL-20样品的微观结构、物相和热分解性能进行了测试和表征。其次,以WPU和EC为粘结剂,选择合适的溶剂,组成双组份粘结体系。通过测试炸药油墨的流变性能、书写性能以及装药成型样品的安全性能、装药密度和传爆特性对炸药油墨配方进行优化设计。最终确定主体炸药CL-20占成型样品固含量的90%,水性聚氨酯的浓度为10%,EC乙醇溶液的浓度为8%,聚氨酯与乙基纤维素的比例为3:2,选择水性防沉剂410(烷基芳基聚醚)以保证油墨体系的长期稳定性。然后,通过建立三维数值模型,对油墨微流动挤出针头的过程进行数值模拟仿真,具体分析微笔直写针头出口处的油墨挤出速度与直写压力,微笔直径和油墨粘度的规律关系。通过实验得到书写药线横截面积与书写线宽的半经验公式,通过模拟得到油墨挤出的速度和流量即可计算得到特定条件下炸药油墨在基板上的书写线宽。同时,通过测试不同材质基板的表面自由能分析油墨与基板的润湿性能。最后,对直写沉积成型的炸药油墨样品进行测试和表征。SEM结构表明成型后的炸药油墨复合材料中炸药颗粒与粘结剂分散均匀,呈三维蜂窝状结构,孔隙率较高,且随着EC含量的增加,孔隙率逐渐升高;XRD物相分析表明,成型以后的炸药油墨复合材料中CL-20保持原有晶型不变;DSC热分析表明CL-20基炸药油墨的分解峰温相比亚微米CL-20提前12-15°C以上,其表观活化能从176.06 kJ/mol升高到228.5 kJ/mol,提高29.8%,热稳定性大幅提升;传爆测试结果表明制备的炸药油墨可以在微小尺寸通道内可靠稳定传爆,其临界传爆厚度可达100μm,爆轰速度在7300m/s左右,随着装药密度的降低而有所下降。

关键词： MEMS火工品 CL-20 微笔直写炸药油墨传爆性能

富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13CO0.13O2的制备及改性研究

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富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13CO0.13O2的制备及改性研究

作者：宋长坤兰州理工大学

学位级别：硕士

富锂锰基正极材料由于较高的比容量和能量密度以及原材料料丰富等特点,被认为是最有希望应用到实际生活中的锂离子电池正极材料之一。但由于富锂锰基正极材料相对较低的离子导电率和较差的结构稳定性,致使这类正极材料在循环过程中,其... 详细信息

富锂锰基正极材料由于较高的比容量和能量密度以及原材料料丰富等特点,被认为是最有希望应用到实际生活中的锂离子电池正极材料之一。但由于富锂锰基正极材料相对较低的离子导电率和较差的结构稳定性,致使这类正极材料在循环过程中,其放电比容量和平均放电电压逐渐衰减,严重制约了在锂离子电池中的实际应用。本论文首先从合成条件入手制备出最佳的前驱体材料,然后通过掺杂和包覆对电化学循环中结构相变的问题加以研究,从而对富锂锰基正极材料的电化学性能有所改善,为推动其实现商业化发展提供必要的理论依据和技术途径。主要研究内容如下:(1)干燥过程中的温度高低是影响溶胶-凝胶反应过程的决定性因素。干燥温度较低时合成的前驱体颗粒细小,形态不规则;干燥温度过高时,合成的前驱体颗粒也较小,且分布不均匀,团聚现象严重。只有在适当的温度下合成的前体才具有较好的形貌和均匀的分布。针对此类问题,采用溶胶-凝胶法制备了干燥温度为120°C、140°C和160°C的富锂锰基正极材料LiMnNiCoO,系统研究了干燥温度对电化学性能的影响。通过对每种材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行了测试,和对所得数据进行了表征和分析。结果表明,当干燥温度为140°C时,所得材料的性能最佳。(2)富锂锰基正极材料由于氧气释放的不可逆过程导致材料的首次放电比容量较低,由于Al与O的结合能力较强,可以抑制首次循环过程中O的释放。因此,掺杂Al也可以有效地提高富锂锰基正极材料的首次放电比容量。用Al代替Li.2 MnNiCoO中的部分Li元素,得到了含Al量不同的掺杂材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对掺Al材料进行了表征和分析,发现掺Al材料不仅具有良好的晶体结构和层状结构,而且提高了结构稳定性。电化学结果表明,Al掺杂材料LiMnNi.13 Co.13 AlO具有最优异的电化学性能。在室温下0.1 C的初始放电比容量达到271 mAh/g。即使在0.5 C和2 C的高倍率下,材料的放电比容量也达到185 mAh/g和156.1 mAh/g,经过200圈的循环后容量保持率分别为85.2%和87.3%。(3)随着循环进行材料表面结构发生相变,导致材料的中值电压和稳定性持续衰减。在富锂锰基材料中添加过渡金属化合物TiO,可以在材料表面形成不连续的包覆层,同时可以削弱活性材料与电解液之间的化学反应,使得首次充电完成时氧空位的消失得到抑制。同时,烧结过程中部分过渡金属离子进入母体材料晶格,这一过程在一定程度上对于材料的稳定性起到了决定性的作用。在这项工作中,首先采用溶胶-凝胶法获得富锂正极材料LiMnNiCo.13 O,然后通过湿化学过程将TiO纳米粒子成功包覆到样品上。与原样品相比,TiO-1%样品的电化学性能有了明显改善。首次库仑效率和放电比容量有都得到明显提升,首次库仑效率在0.1 C时从75.9%提高到80.8%,初始放电比容量达到276.5 mAh/g。在2 C下,经过200次循环,包覆TiO-1%的容量保持率在87.8%。其良好的初始库仑效率、循环稳定性和倍率能力可以归因于TiO包覆层在初始电荷结束时抑制氧空位损失的能力,以及良好的结构稳定性。

关键词：富锂锰基干燥温度 Al+掺杂 TiO2包覆电化学性能

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基于阻变存储器的真随机数电路研究与设计

基于阻变存储器的真随机数电路研究与设计

作者：宋长坤厦门理工学院

学位级别：硕士

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酱牛肉加工过程中挥发性成分的含量变化分析

现代食品科技 2014年第3期30卷 130-136页

作者：孙承锋喻倩倩宋长坤郭光平魏帅烟台大学食品科学与工程研究所山东烟台264005 烟台市喜旺食品有限公司山东烟台264002

为探讨酱牛肉加工过程中挥发性成分组成及变化规律,设计正交试验对顶空固相微萃取(HS-SPME)条件及解吸时间进行优化,并结合气相色谱质谱联用(GC-MS)对酱牛肉加工过程各阶段样品中的挥发性成分进行检测分析。结果表明,在萃取温度60℃,萃... 详细信息

为探讨酱牛肉加工过程中挥发性成分组成及变化规律,设计正交试验对顶空固相微萃取(HS-SPME)条件及解吸时间进行优化,并结合气相色谱质谱联用(GC-MS)对酱牛肉加工过程各阶段样品中的挥发性成分进行检测分析。结果表明,在萃取温度60℃,萃取时间60 min,解吸时间5 min的条件下效果最优。鉴别出酱牛肉加工过程中挥发性成分的总数是90种,其中包括醇类22种、醛类11种、酯类16种、烃类14种、酮类8种、含硫含氮及杂环类13种和其它化合物6种。六个加工阶段样品的挥发性成分的种类数量分别为45种、48种、53种、52种、61种和58种。加工过程中各类挥发性成分的相对含量不断发生变化,同类挥发性成分在六个加工阶段的组成也不一致。本研究结果为改进酱牛肉的生产工艺、提高产品品质提供了理论参考。

关键词：酱牛肉挥发性成分顶空固相微萃取(HS-SPME) 气质联用(GC-MS)

表面活性剂的HLB值对HMX/聚氨酯基炸药油墨流变性能的影响

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含能材料 2017年第9期25卷 745-749页

作者：徐传豪安崇伟王晶禹叶宝云宋长坤冀威中北大学化工与环境学院山西太原030051 山西省超细粉体工程技术研究中心山西太原030051 四川省新型含能材料军民融合协同创新中心四川绵阳621000

为研究表面活性剂的亲水疏水平衡值(HLB值)对炸药油墨流变性能的影响,选取Span-80和Tween-80两种非离子表面活性剂,调节其质量比配制出5组不同HLB值的混合表面活性剂,采用Brookfield(CPS)流变仪对添加表面活性剂的细化环四亚甲基四硝胺(... 详细信息

为研究表面活性剂的亲水疏水平衡值(HLB值)对炸药油墨流变性能的影响,选取Span-80和Tween-80两种非离子表面活性剂,调节其质量比配制出5组不同HLB值的混合表面活性剂,采用Brookfield(CPS)流变仪对添加表面活性剂的细化环四亚甲基四硝胺(HMX)/聚氨酯基炸药油墨进行粘度测试,并计算出非牛顿指数、屈服值及触变指数(TI值)。结果表明,未添加表面活性剂的炸药油墨的非牛顿指数为0.024,屈服值为467.08 Pa,TI值为36.82;表面活性剂的加入能够有效改善炸药油墨的流变性能。随着HLB值的升高,炸药油墨表观粘度在剪切速率为5~100 s^(-1)时先升高后降低,非牛顿指数和TI值呈波动变化,屈服值持续降低。当HLB值为11时,炸药油墨的非牛顿指数达到最大值0.56,屈服值达到5.38 Pa,TI值达到最小,为8.26,分别为未添加表面活性剂炸药油墨的23.33倍,1.15%和21.53%。HLB值为11的表面活性剂更有利于改善炸药油墨的流变性能。

关键词：炸药油墨亲水疏水平衡值(HLB值) 粘度非牛顿指数屈服值触变指数(TI值)

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食品保鲜技术在食品产业中的应用

食品界 2024年第2期 121-123页

作者：宋长坤平原县行政审批服务中心

1.引言食品是人类生活中不可或缺的一部分,而食品产业则在不断发展壮大,以满足不断增长的全球需求。然而,随着食品供应链的不断延伸和国际贸易的扩展,确保食品的新鲜、安全和高品质成为日益严峻的挑战。为了应对这一问题,食品保鲜技术... 详细信息

1.引言食品是人类生活中不可或缺的一部分,而食品产业则在不断发展壮大,以满足不断增长的全球需求。然而,随着食品供应链的不断延伸和国际贸易的扩展,确保食品的新鲜、安全和高品质成为日益严峻的挑战。为了应对这一问题,食品保鲜技术成为食品产业中的关键所在,其应用不仅有助于保障食品的质量,还有助于减少食品浪费,满足消费者对健康食品的需求。

关键词：健康食品食品产业食品供应链全球需求国际贸易食品保鲜技术高品质消费者

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浅析各地食品加工小作坊定义

中国食品 2024年第2期 56-58页

作者：宋长坤平原县行政审批服务中心

食品加工小作坊作为一种传统的食品生产模式,与我们的日常生产生活息息相关,是传统食品行业中不可或缺的一部分,有利于传统饮食文化的传承、特色产业的发展,还可以帮扶和解决部分弱势群体的生计问题,对于基层社会稳定亦有不可忽视的作... 详细信息

食品加工小作坊作为一种传统的食品生产模式,与我们的日常生产生活息息相关,是传统食品行业中不可或缺的一部分,有利于传统饮食文化的传承、特色产业的发展,还可以帮扶和解决部分弱势群体的生计问题,对于基层社会稳定亦有不可忽视的作用。但是,随着科技的发展和人们对食品安全的重视,传统食品加工小作坊的经营受到冲击,规范食品小作坊的加工生产已经迫在眉睫。

关键词：传统饮食文化食品加工小作坊食品小作坊生计问题食品安全日常生产生活食品行业弱势群体

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非真空包装烧鸡贮藏中品质变化和腐败菌分析

食品工业 2011年第2期32卷 3-6页

作者：郭光平徐世明姜颖宋长坤孙承锋烟台大学食品科学与工程研究所烟台264005 烟台市喜旺食品有限公司烟台264002

对非真空包装烧鸡在低温（0～4℃）贮藏过程中品质和腐败菌种群变化进行研究，通过分析贮藏期间微生物生长情况及pH值、TVB—N值、TBARS值变化，结合感官质量变化，确定低温条件下贮藏产品的货架期和腐败菌群。结果表明：低温贮藏条件... 详细信息

对非真空包装烧鸡在低温（0～4℃）贮藏过程中品质和腐败菌种群变化进行研究，通过分析贮藏期间微生物生长情况及pH值、TVB—N值、TBARS值变化，结合感官质量变化，确定低温条件下贮藏产品的货架期和腐败菌群。结果表明：低温贮藏条件下，初始菌数为4．95×10^3cfu／g时，产品的货架期约为3d；酵母菌、假单胞菌属、乳酸菌和葡萄球菌属是产品腐败时的主要微生物；酵母菌、假单胞菌属是优势腐败菌。

关键词：烧鸡品质特征腐败菌群

粒度对CL-20基炸药油墨临界传爆特性的影响

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含能材料 2018年第12期26卷 1014-1018页

作者：宋长坤安崇伟叶宝云李千兵王爽王晶禹中北大学环境与安全工程学院山西太原030051

为研究微笔直写沉积装药技术条件下,炸药粒度对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)基炸药油墨临界传爆厚度的影响规律,分别采用机械球磨法和溶剂?非溶剂法对原料CL?20进行细化,得到了三种不同粒度的CL?20炸药,以水性聚氨酯(WPU)和乙基纤维素(... 详细信息

为研究微笔直写沉积装药技术条件下,炸药粒度对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)基炸药油墨临界传爆厚度的影响规律,分别采用机械球磨法和溶剂?非溶剂法对原料CL?20进行细化,得到了三种不同粒度的CL?20炸药,以水性聚氨酯(WPU)和乙基纤维素(EC)组成双组份粘结分散体系,制备了适用于微笔直写沉积装药工艺的CL?20基炸药油墨。分别采用激光粒度分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对制备的CL?20炸药及相应的油墨成型样品的粒度分布和形貌进行了表征;采用X射线衍射仪(XRD)对油墨成型样品中CL?20的晶型进行了测试;利用楔形装药炸痕法测试了不同粒度CL?20炸药油墨样品在装药宽度为1 mm时的临界传爆厚度。结果表明:机械球磨法制备的两种CL?20炸药呈近球形,表面光滑,中值粒径分别为140 nm和1.5μm,油墨成型样品呈蜂窝状,分散效果较好,横切面均匀致密;溶剂?非溶剂法制备的CL?20炸药呈纺锤形,中值粒径为15μm,油墨成型样品分散效果较差,炸药颗粒与粘结体系难以形成复合结构;XRD测试结果表明三种炸药油墨样品中CL?20均为ε型;成型油墨样品在装药宽度为1 mm时的临界传爆厚度随着CL?20粒度的减小而减小,最小可达69μm,表明减小CL?20炸药的粒度能够显著增强其临界传爆性能。

关键词：六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20) 粒度直写技术临界传爆特性