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3,5,7-三氨基-[1,2,4]三唑并[4,3-a][1,3,5]三嗪五唑盐的合成与性能

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含能材料 2024年第6期32卷 601-607页

作者：蒋帅杰秦雅琪许元刚陆明王鹏程南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094

以五唑银为原料与3,5,7-三氨基-[1,2,4]三唑并[4,3-a][1,3,5]三嗪盐酸盐通过复分解反应合成了一种新型非金属五唑盐——3,5,7-三氨基-[1,2,4]三唑并[4,3-a][1,3,5]三嗪五唑盐(4)。通过X-射线单晶衍射、红外光谱(IR)、元素分析(EA)、核... 详细信息

以五唑银为原料与3,5,7-三氨基-[1,2,4]三唑并[4,3-a][1,3,5]三嗪盐酸盐通过复分解反应合成了一种新型非金属五唑盐——3,5,7-三氨基-[1,2,4]三唑并[4,3-a][1,3,5]三嗪五唑盐(4)。通过X-射线单晶衍射、红外光谱(IR)、元素分析(EA)、核磁共振(NMR)对合成的新型五唑盐进行了结构表征,并采用热重分析(TG)和差示扫描量热分析(DSC)测试其热分解行为。使用原子化法计算了化合物4的生成焓,使用EXPLO5预测了爆轰性能,并采用BAM方法测试其撞击感度和摩擦感度。测试结果显示,化合物4的晶体密度为1.644 g·cm^(-3),属单斜晶系,P21/n空间群,氮含量77%,热分解温度113.8℃,生成焓491.5 kJ·mol^(-1),爆速7913 m·s^(-1),爆压19.6 GPa,撞击感度>40 J,摩擦感度>360 N。

关键词：五唑富氮多环含能离子盐合成性能

5-氨基-2H-吡唑-3,4-双酮-3-肟-4-腙及其含能离子盐的合成与性能调控

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含能材料 2024年第6期32卷 608-614页

作者：胡李劲草孙环宇安子伟赵子昌黄伟刘雨季南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094

以4-氯-3,5-二硝基-1H-吡唑为原料,经胺化及取代/还原反应得到5-氨基-2H-吡唑-3,4-双酮-3-肟-4-腙(3),并制备了3种含能离子盐——高氯酸盐(4)、硝酸盐(5)和5,5΄-二硝氨基-3,3΄-偶氮-1,2,4-噁二唑盐(6)。通过溶剂挥发法得到了化合物3和4... 详细信息

以4-氯-3,5-二硝基-1H-吡唑为原料,经胺化及取代/还原反应得到5-氨基-2H-吡唑-3,4-双酮-3-肟-4-腙(3),并制备了3种含能离子盐——高氯酸盐(4)、硝酸盐(5)和5,5΄-二硝氨基-3,3΄-偶氮-1,2,4-噁二唑盐(6)。通过溶剂挥发法得到了化合物3和4的单晶,并通过X-射线单晶衍射法对其进行表征。通过核磁共振波谱、红外光谱等方法对含能化合物3~6的结构进行表征;通过真密度仪、差示扫描量热仪、撞击感度仪、摩擦感度仪等对其性能进行测试;同时理论计算了其生成焓和爆轰性能。结果表明,化合物3为平面构型,酮肟和酮腙具有显著的双键特征,降低了吡唑环的共轭性,使其易于成盐。成盐后不同阴离子对中性化合物的性能有着多方面的影响。其中高氯酸根阴离子不但改善了化合物的氧平衡,还提高了化合物的密度,使得高氯酸盐4的爆速和爆压(8499 m·s^(-1),30.2 GPa)相比中性化合物3(8072 m·s^(-1),22.5 GPa)有一定程度提升;另外5,5΄-二硝氨基-3,3΄-偶氮-1,2,4-噁二唑显著提高了中性化合物3的分解温度,由135℃上升至285℃。结果表明通过阴阳离子的合理搭配,可以有效调控目标含能化合物的性能。

关键词：吡唑含能离子盐合成表征

两种富氮稠环型1,2,5-噁二唑类含能盐的合成及性能

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含能材料 2024年第6期32卷 615-622页

作者：李涛易文斌于琼南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094

以5,6-二肼基-[1,2,5]噁二唑并[3,4-b]吡嗪(1)为原料合成了5,5′-(肼-1,2-二亚基亚胺)双(5,7-2H‑[1,2,5]噁二唑并[3,4-e][1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-8(4H)-亚胺)高氯酸盐(2)和5,5′-(二氮烯-1,2-二亚基)双([1,2,5]噁二唑并[3,4-e][1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-8(7H)-亚胺)硝酸盐(3)两种富氮含能盐。采用核磁共振(NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、元素分析(EA)、X-射线单晶衍射(XRD)等多种手段对含能离子盐2和3的结构进行了表征,利用差示扫描量热法(DSC)研究其热分解行为,运用BAM标准测试方法获得摩擦感度和撞击感度,同时基于等键反应方程与EXPLO5软件预测其爆轰性能。结果表明,化合物2和3的晶体均属于单斜晶系,分别属于Pn和P21/n空间群,二者的晶体结构中阳离子部分具有良好的平面性,晶体堆积图中观察到了大量氢键。化合物2和3的热分解温度分别为154℃和130℃,理论爆速分别为7722 m·s^(-1)和8008 m·s^(-1),理论爆压分别为26.3 GPa和28.4 GPa,摩擦感度均为360 N,撞击感度均大于40 J。化合物2和3在爆轰性能、摩擦感度、撞击感度性能上均优于传统炸药TNT。

关键词：噁二唑三唑吡嗪含能离子盐富氮稠环晶体结构性能

多孔钛合金夹芯层陶瓷/UHMWPE复合结构的抗侵彻性能

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爆炸与冲击 2024年第4期44卷 1-14页

作者：马铭辉武一丁王晓东余毅磊王伯通高光发南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

陶瓷/纤维复合装甲的纤维背板由于其刚度较低,无法为陶瓷面板提供足够的支撑,削弱了陶瓷面板对弹丸的侵蚀作用。为了增强复合装甲的整体结构刚度,在陶瓷/纤维复合装甲中加入了金属夹芯层材料,通过试验和数值模拟研究了夹芯复合装甲对12.... 详细信息

陶瓷/纤维复合装甲的纤维背板由于其刚度较低,无法为陶瓷面板提供足够的支撑,削弱了陶瓷面板对弹丸的侵蚀作用。为了增强复合装甲的整体结构刚度,在陶瓷/纤维复合装甲中加入了金属夹芯层材料,通过试验和数值模拟研究了夹芯复合装甲对12.7 mm穿燃弹的抗弹性能。试验结果表明,穿燃弹弹芯表现出脆性断裂的失效模式,复合材料装甲表现出多种失效模式,包括夹芯层的花瓣形扩孔,UHMWPE(ultra-high molecular weight polyethylene)层压板的分层和凸起变形。建立了三维数值模型来分析整个弹道响应的演变,通过试验结果验证了模拟的准确性。模拟结果表明,12.7 mm穿燃弹的被甲会对陶瓷造成损伤,同时陶瓷会侵蚀弹芯的尖卵形头部,使弹芯头部变钝从而削弱弹芯对UHMWPE背板的侵彻能力。残余弹体的动能大部分由UHMWPE层吸收,UHMWPE层压板的失效模式会随着层数的增加由剪切失效转变为拉伸失效占主导地位。此外,作为夹芯层的多孔TC4板能够为陶瓷面板提供支撑,提高陶瓷面板的吸能效果以及弹体的侵蚀作用,并且12 mm孔径的TC4夹芯层能够提供更大的刚度支撑,使整体复合结构的吸能效率提升10%。

关键词：陶瓷复合装甲多孔夹芯层 UHMWPE 12.7 mm穿燃弹

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石墨添加剂对磁流变脂流变特性的影响

东北大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 201-208页

作者：董继强叶绪丹毛润松王炅南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为了研究石墨添加剂对磁流变脂流变特性的影响,采用润滑脂为基体,制备了石墨粉末质量分数为0%,2%,5%,8%,10%的石墨磁流变脂(graphite magnetorheological grease,GMRG).使用安东帕流变仪测量了5种材料在稳态剪切模式和振荡剪切模式下的... 详细信息

为了研究石墨添加剂对磁流变脂流变特性的影响,采用润滑脂为基体,制备了石墨粉末质量分数为0%,2%,5%,8%,10%的石墨磁流变脂(graphite magnetorheological grease,GMRG).使用安东帕流变仪测量了5种材料在稳态剪切模式和振荡剪切模式下的流变特性,并对石墨添加剂质量分数对磁流变脂屈服应力和黏弹性的影响进行了研究.结果表明,对比未添加石墨的磁流变脂,石墨质量分数分别为2%,5%,8%和10%的磁流变脂可以在加载电流为3 A时获得更高的屈服应力,并且屈服应力分别提升了40.49%,54.12%,81.48%和147.48%.此外,石墨添加剂质量分数越大,石墨磁流变脂的黏弹性特征就越明显,但获得的相对磁流变效应越小.研究还发现石墨质量分数的变化对石墨磁流变脂的线性黏弹区间影响不大.

关键词：磁流变脂石墨振荡剪切流变学屈服应力

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球形破片侵彻明胶运动模型及破片参数敏感性分析

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国防科技大学学报 2024年第1期46卷 170-178页

作者：蒋明飞陈莉刘坤赵磊吴志林南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为揭示球形破片对人体组织致伤机理,以明胶作为人体组织的替代物,基于动态空腔膨胀理论,考虑球形破片未完全侵入阶段的速度衰减,建立了球形破片侵彻明胶的分段运动理论模型,研究了球形破片侵彻明胶的运动规律。通过钢球和钨球侵彻明胶... 详细信息

为揭示球形破片对人体组织致伤机理,以明胶作为人体组织的替代物,基于动态空腔膨胀理论,考虑球形破片未完全侵入阶段的速度衰减,建立了球形破片侵彻明胶的分段运动理论模型,研究了球形破片侵彻明胶的运动规律。通过钢球和钨球侵彻明胶的实验验证了模型的正确性,求解了模型中的最优阻力系数。分析了理论计算过程中的误差来源,并推导得到了无量纲侵彻深度的表达式。利用Sobol′法进行了球形破片参数(直径、密度和速度)对侵彻深度影响的敏感性分析。结果表明:运动模型能够较好地模拟球形破片的运动规律;低密度的球形破片在未完全侵入阶段的速度衰减不能忽略;球形破片参数对侵彻深度影响的敏感性由高到低依次是速度、密度和直径。

关键词：爆炸力学球形破片明胶侵彻敏感性

电化学合成偶氮桥连富氮杂环含能化合物的研究进展

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含能材料 2024年第6期32卷 672-682页

作者：刘磊王泽涛刘雨季汤永兴黄伟南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094

偶氮桥连富氮杂环含能化合物在含能材料领域应用广泛。传统构建偶氮桥连化合物通常采用氧化偶联法,存在安全风险高和环境污染严重等问题。电化学合成方法由于其高效、可控和环境友好等优点备受研究者青睐。本文围绕近年来呋咱、吡唑、... 详细信息

偶氮桥连富氮杂环含能化合物在含能材料领域应用广泛。传统构建偶氮桥连化合物通常采用氧化偶联法,存在安全风险高和环境污染严重等问题。电化学合成方法由于其高效、可控和环境友好等优点备受研究者青睐。本文围绕近年来呋咱、吡唑、三唑、四唑等偶氮桥连富氮杂环含能材料的电化学合成研究,介绍了电解质和电极等条件对反应的影响,总结了不同偶氮桥连富氮杂环含能化合物的电化学合成机理,提出了未来的研究方向,如采用电化学制备传统方法无法合成的含能分子,利用电化学方法实现氮-氮单键、碳-氮单键、分子内偶氮键等化学键的构建,和探索稠环以及连环等复杂含能材料的电化学合成以及电化学合成方法的工程化放大研究等,为电化学合成偶氮桥连富氮含能分子的研究和采用电化学方法制备含能材料提供参考。未来研究中可以通过电化学方法实现已知含能材料的绿色合成,并且定制化生产和开发传统有机合成方法无法制备的高性能新含能材料。

关键词：电化学合成偶氮桥连富氮杂环含能材料

圆柱-柔性板结构涡激振动的动力分叉数值研究

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中国造船 2024年第3期65卷 50-61页

作者：张彬张焕好陈志华南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094

基于商用软件COMSOL Multiphysics中的流固耦合模块,以固定的圆柱-柔性板结构的二维绕流模型为研究对象,对其在低雷诺数下的涡激振动行为进行数值模拟,分析柔性板在发生动力分叉时的流场特征以及柔性板的振幅与振频特征。结果表明,柔性... 详细信息

基于商用软件COMSOL Multiphysics中的流固耦合模块,以固定的圆柱-柔性板结构的二维绕流模型为研究对象,对其在低雷诺数下的涡激振动行为进行数值模拟,分析柔性板在发生动力分叉时的流场特征以及柔性板的振幅与振频特征。结果表明,柔性板的动力分叉行为与来流雷诺数有关,在计算雷诺数范围内,柔性板存在静止和小幅值振动两种典型的分叉行为。静止情况下,板的偏转角随雷诺数的增大而增大;小幅值振动情况下,随着雷诺数增大,板的振动行为从等幅振动发展成拍频振动;继续增大雷诺数,柔性板的动力分叉行为消失。这进一步证实了柔性板涡激振动时的动力分叉行为同时取决于来流雷诺数及板的固有频率。

关键词：流固耦合圆柱-柔性板涡激振动数值模拟动力分叉

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聚能射流侵彻有限厚钢靶后效参数的特性

含能材料 2024年第9期32卷 899-910页

作者：方一舟张先锋熊玮刘闯谈梦婷南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为研究聚能射流对有限厚钢靶的侵彻后效参数特性,开展了小口径聚能装药射流成型及侵彻带有靶后效应物的有限厚靶板实验,利用ANSYS/LS⁃DYNA有限元软件进行了聚能射流侵彻有限厚靶板作用过程数值模拟计算,分析了靶板厚度、炸高及靶后效应... 详细信息

为研究聚能射流对有限厚钢靶的侵彻后效参数特性,开展了小口径聚能装药射流成型及侵彻带有靶后效应物的有限厚靶板实验,利用ANSYS/LS⁃DYNA有限元软件进行了聚能射流侵彻有限厚靶板作用过程数值模拟计算,分析了靶板厚度、炸高及靶后效应物密度对聚能射流侵彻后效参数的影响,包括剩余射流头部直径d、头部速度v及后效引爆炸药能力参数v^(2)d。研究结果表明:随着靶厚的增加,后效引爆威力v^(2)d呈现线性衰减趋势,厚度每增加20 mm约损失初始引爆威力参数的16%;在聚能射流保持连续的炸高范围内,随着炸高的增加,后效引爆威力参数v^(2)d呈现先增大后减小的趋势,其驻点出现于炸高为8倍聚能装药口径处;在常见的炸药密度范围内,随着靶后效应物密度ρ的增大,引爆威力参数v^(2)d衰减速率呈现先减小后增大的趋势;在相同时刻下,v^(2)d⁃ρ曲线存在一个驻点,v^(2)d最大值分布于ρ=1.6~1.8 g·cm^(-3),且驻点位置随侵彻时间增大而右移。

关键词：聚能射流有限厚靶板冲击引爆靶后引爆威力靶后效应物