含能快递_参考网

含能快递

2021-06-16褚恩义,任炜,赵玉龙等

含能材料 2021年6期

西安交通大学与陕西应用物理化学研究所联合开展具备低g值惯性延时解保功能的安全与解除保险机构，并将其用于MEMS火工品的集成结构

针对硅基电热MEMS安保作动机构解除保险方式单一且不易感知低环境力的技术难点，西安交通大学与陕西应用物理化学研究所将机械环境力解保与电热力解保相结合，提出了低g值惯性延时电热安保装置，并将其与MEMS火工品序列结构集成设计。在安全状态下，齿轮组被电热锁销机构锁定，硅隔板无法移动，保证含能药剂与序列不对正，不会意外发火；当接收到解保信号后，电热锁销机构在电信号（10 V直流电压）的控制下解除对齿轮组的锁定，此后，在达到设计的惯性力驱动下，硅隔板移动。当隔板移动到发火位置后，电热锁销机构重新锁死齿轮组，完成解保动作，由安全状态转变为发火状态。试验表明：该装置可在10 g环境力（持续时间约700 ms）作用下，实现560 ms延时输出，输出位移可达1.5 mm。装置尺寸为10 mm×10 mm×0.28 mm，抗过载能力为10000 g。

源自：胡腾江，任炜，赵玉龙.低g值惯性延时电热MEMS安全与解除保险装置［J］.探测与控制学报，2020，42（05）：21-26.

西安电子科技大学与中国工程物理研究院所开展了双稳态低g值惯性开关的研究工作

西安电子科技大学与中国工程物理研究院所联合提出了一种具备双稳态功能的低g值惯性开关，该器件主要由双稳态弹簧以及质量块组成，利用深干法刻蚀技术与键合工艺，在SOI基底上实现了器件的制备。该器件结构中的双稳态梁结构在8 g与105 g的加速度作用下，分别可以实现自锁与反向解锁的功能，具备可重复使用、状态自我保持的特征。目前，该器件已经进行了开关性能的初步测试，测试结果表明该MEMS开关闭合时接触性能良好，接触电阻为0.75Ω。

源自：Min Liu，Yingmin Zhu，Chao Wang，et al.A Novel Low-g MEMS Bistable Inertial Switch With Self-Locking and Reverse-Unlocking Functions［J］.Journal of Microelectromechanical Systems，2020，3032586.

南京理工大学机械工程学院提出了一种利用压电作动器驱动的安保装置

南京理工大学提出了一种基于H形压电驱动器的安保装置，并进行了实验研究。所提出的装置基于自移动的概念，四个驱动脚交替与导轨接触并推动驱动器连续运动。通过模态和谐波分析，确定了结构的尺寸和工作原理，并通过有限元方法分析驱动脚的运动轨迹。结果表明，由于结构的不对称性，驱动脚的轨迹为具有不同角度的倾斜椭圆。此外，还制作了样机并进行了实验。结果表明，在120 V的交变电压驱动下，样机可在25 ms内实现3 mm的位移，将装置从安全状态转变为发火状态。此外，解除保险和恢复保险的最大速度为120.6 mm·s-1和130.1 mm·s-1。

源自：Dong Sun，Yu-juan Tang，Jiong Wang，et al.Design of an H-shaped linear piezoelectric motor for safety and arming device［J］.Sensors and Actuators：A.Physical，2020，303.

西安交通大学机械制造系统国家重点实验室提出一种内置安保装置的MEMS火工品

西安交通大学提出一种内置安保装置的MEMS火工品。该MEMS火工品由MEMS换能元及MEMS安保装置构成，整体尺寸为11 mm×12 mm×1.2 mm。在电热作动器的驱动下，可以将隔板向前或向后推动以打开或关闭传火孔，实现装置安全状态与发火状态的转变。测试结果表明，在11V的电压驱动下，MEMS安保装置中的隔板可以产生1 mm的输出位移。在发火状态下，当受到64 V脉冲电压刺激时，MEMS换能元产生的火焰可达到8 mm，并可通过传火孔点燃下一级装药；在安全状态下，换能元若意外发火，其产生火焰可被隔板抵挡，保证了装置在勤务处理时的安全性。

源自：Hu T，Zhao Y，Wang K，et al.The development of an on-chip microinitiator with a built-in safety-and-arming device［J］.Review of Scientific Instruments，2021，92（2）：025007.

DefendTex公司首次公开展示了带有范围毁伤与精确打击功能的微型无人机Drone40；陕西应用物理化学研究所联合西安交通大学机械制造系统国家重点实验室结合国内某微型无人机平台完成g级装药聚能打击单元杀伤功能验证

微型无人机体积小、突防性强等优势，在战场上可以产生出其不意的战术效果。DefendTex公司首次公开展示了带有范围毁伤与精确打击功能的微型无人机Drone40。Drone40可以采用40 mm口径榴弹发射器投放，有效的提升了系统的机动性与隐蔽性。此外Drone40采用通用接口，可以为无人机匹配不同的小型战斗部，如高爆或破甲战斗部，以及烟雾或其他非致命载荷。基于上述思路，陕西应用物理化学研究所联合西安交通大学共同提出一种超微“察打一体”无人机系统方案，拟通过将MEMS传感控制、MEMS安保机构、MEMS火工品换能元及聚能毁伤单元在微型无人机的多系统集成，赋予微型无人机作战打击功能。目前，初步开展完成了g级装药下针对典型模型目标的毁伤功能验证。

源自：李想.“人小鬼大”的Drone40无人机［J］.解放军报，2021，178：9-11.模型目标毁伤打击效果照片源自课题组试验数据。

（陕西应用物理化学研究所褚恩义研究员、任炜研究员，西安交通大学赵玉龙教授、胡腾江助理研究员共同编译）

美国普渡大学研究了超声振动作用下颗粒接近度和表面性质对PBX响应特性的影响

美国普渡大学为了提升炸药设计及制造的安全性，研究了在周期性超声振动激励作用下不同PBX微结构的热点形成响应规律。建立了包括断裂动力学及热传输的有限元模型，预测了不同粒径分布、初始缺陷、孔隙率等典型PBX微观结构下PBX局部温升规律。该研究工作发现，炸药颗粒尺寸越大，形成的损伤越早，小颗粒主要取决于它们和大颗粒间的位置和距离。炸药裂纹和分层处的摩擦是热源产生的主要原因，提高颗粒与粘结剂的粘附力可以有效减少热点的形成。该工作对提升炸药制造、搬运或运输过程的安全性有借鉴作用。

源自：Dandekar A，Koslowski M.Effect of particle proximity and surface properties on the response of PBX under vibration［J］.Computational Materials Science，2021，192：110334.

重庆邮电大学采用物质点法研究了TATB与F2314组成的PBX的本构关系

重庆邮电大学采用物质点法在细观尺度上研究了TATB与F2314组成的PBX的本构关系并预测在不同密度PBX的剪切模量和体积模量。该研究工作中，先通过粗粒化分子动力学模拟求解出TATB和F2314的体积模量、杨氏模量和状态方程，并将其作为参数输入细观尺度的模拟中；同时，以随机离散的圆形粒子代表TATB颗粒，均质化的F2314粘结剂包覆TATB粒子外，炸药晶体与粘结剂比例由粒子半径和壳层厚度决定。此外，基于改进的Hashion-Shtrikman模型，通过拟合不同温度和不同孔隙率的PBX应力-应变关系曲线获得PBX本构方程参数，该方法为研究PBX的本构关系提供了一种思路。

源自：Ge S，Zhang W，Sang J，et al.Mesoscale simulation to study constitutive properties of TATB/F2314 PBX［J］.Materials，2020，12（22）：3767.

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室研究了PBX 9502炸药在单轴压制中的孔隙优选取向性

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室采用超小角中子散射与小角中子散射两种技术手段，研究了平行和垂直于PBX 9502单轴压制圆柱体压实平面方向上的孔隙形态分布规律。获得了平行于压实平面样品的二维散射图样呈圆形等强度轮廓，发现孔隙是圆形且为随机取向。而垂直于压实平面样品图样为椭圆形的等强度轮廓，发现孔隙为非球形且在压制方向为孔隙的优选取向。此外，建立了小角与超小角中子散射的曲线模型，发现PBX 9502内部孔隙主要是以非球形存在，在平行和垂直两个方向孔隙体积相同且为随机分布。孔隙与周围基体的界面的所有方向均具有相同的粗糙尺寸。该研究有助于炸药成型过程的微观建模与提升炸药安全性和力学性能。

源自：Mang J T，Hjelm R P.Preferred Void Orientation in Uniaxially Pressed PBX 9502［J］.Propellants，Explosives，Pyrotechnics，2021，46（1）：67-77.

西南科技大学研究了梯度结构RDX基含铝炸药的增材制造技术与爆轰临界尺寸

西南科技大学开发了可用于3D打印的RDX/Al/HTPB/N100复合含能材料，通过调节复合物Al的含量，获得了四种具有良好流变性的直写油墨。基于增材制造技术，采用两个不同组成的油墨制备三维梯度结构炸药，该梯度炸药具有良好的相容性与热稳定性。此外，梯度结构炸药的爆轰临界尺寸大幅增加。这种通过3D打印梯度结构工艺实现了炸药结构和功能的有效结合。

源自：Zhou X，Mao Y，Zheng D，et al.3D printing of RDX-based aluminized high explosives with gradient structure，significantly altering the critical dimensions［J］.Journal of Materials Science，2021，56（15）：9171-9182.

中国科技大学原位观察研究了TATB压制成型过程中的孔隙形成演化规律

中国科技大学利用同步辐射X射线纳米计算机断层扫描技术对TATB晶体在压制成型过程中孔隙的形成和发展进行了原位表征测试。该工作中发现，原始TATB晶体中存在小部分不均匀结构，约体积占比1.2%，主要起到了孔隙形核的作用，在压制成型过程中产生应力集中，导致孔隙在载荷作用下不断长大。此外，孔隙的演化发展呈现非各向同性，即具有较高表面粗糙度和不规则结构的孔隙与原始孔隙相比，更容易破碎成更小的孔隙，并沿薄弱区发展，最后形成大空隙。该研究对炸药成型损伤裂纹演化机理解释及提升炸药力学与安全性能具有重要意义。

源自：Chen L，Wu L，Liu Y，et al.In situ observation of void evolution in 1，3，5-triamino-2，4，6-trinitrobenzene under compression by synchrotron radiation X-ray nano-computed tomography［J］.Journal of synchrotron radiation，2020，27（1）：127-133.

北京理工大学采用细观模拟和实验研究了炸药的力学行为

北京理工大学建立了聚合物粘结炸药（PBX）的代表体积元（RVE）模型，确定了炸药有效弹性模量与颗粒体积分数、形状、孔隙度之间的关系。该研究工作中还建立了超声衰减系数、颗粒体积分数和超声频率之间的数学模型，对PBX炸药件的应力分布进行了有限元分析。此外，设计了一种可分析炸药应力分布和裂纹的超声波无损检测系统，应力检测的相对误差在15%以内。