[发明专利]一种固液复合含能材料和基于其的负载结构及制备方法

说明书

本发明公开了一种固液复合含能材料和基于其的负载结构及制备方法，包括金属丝和固液复合含能材料；固液复合含能材料包括30‑40份的硝基甲烷，10‑30份的纳米氧化铜，30‑60份的铝粉；本发明的材料负载的制备方法将硝基甲烷、纳米氧化铜和铝粉在真空度条件下搅拌混合，再将金属丝固液复合含能材料负载装配，得到固液复合含能材料负载。本发明解决了现有技术中，材料负载在极端环境下，无法安全、可靠得产生可重复性冲击波的技术问题，有效提高了金属丝电爆炸产生的冲击波幅值、冲量与能量，在保证安全、可靠、可重复性高的前提下,显著降低驱动源参数要求，并且本发明制备工艺过程简单，适合大批量推广应用。

技术领域

本发明属于新型炸药领域，涉及一种固液复合含能材料和基于其的负载结构及制备方法。

背景技术

水下冲击波属于压缩机械波，由于水的难压缩性通常具有极高的能量密度，在水状态方程、温密物质特性等基础研究以及国防、医疗、机械成型、环境保护等领域具有广泛应用前景。产生水下冲击波的传统方法包括化学爆炸、液电效应、水中金属丝电爆炸等：化学爆炸一般采用猛炸药配合桥丝雷管等高感度起爆器，在储存、运输等过程中安全性差；液电效应和水中金属丝电爆炸将脉冲源电能转化为冲击波机械能，因此冲击波强度受电源储能及能量转换效率限制，对于使用空间提出较高要求，难以满足复杂环境下的工程需要。

基于这种背景，研究人员提出一种将钝感含能材料包覆于金属丝外的复合负载构型，利用金属丝电爆炸驱动含能材料爆燃或爆轰，从而提高输出冲击波强度。目前所采用的含能材料多为固体粉末状，如猛炸药、高氯酸铵/铝粉混合物等，虽然避免了雷管等高感度火工品的使用，但储运安全性、耐高温性能及装填性能仍然较差。因此有必要继续探索安全、稳定并具有良好装填性能的含能材料配方。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种固液复合含能材料和基于其的负载结构及制备方法，将含能材料的化学能作为丝爆电能的补充，有效提高狭小空间内冲击波能量与幅值，安全提高水下冲击波的强度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种固液复合含能材料，以质量份数计，包括30-40份的硝基甲烷，10-30份的纳米氧化铜，30-60份的铝粉。

本发明的进一步改进在于:

所述纳米氧化铜的粒度范围是300nm-800nm，铝粉的粒度范围是1μm-50μm。

本发明还公开了一种固液复合含能材料制成的负载结构：

包括高压极、地电极、金属丝、负载壳体和固液复合含能材料；所述负载壳体为中空结构，内部空腔用于填充固液复合含能材料；所述高压极和地电极分别安装在负载壳体的两端；所述金属丝轴向贯穿固液复合含能材料，两端分别连接高压极和地电极。

所述高压极、地电极、金属丝和固液复合含能材料同轴设置。

所述负载壳体的两端分别设置堵头，堵头上开设有通孔，金属丝依次贯穿两端堵头的通孔。

所述金属丝的纯度大于99.9%，长度为3cm-20cm，直径为0.1mm-1mm。

所述高压极、地电极和负载壳体的直径相同。

本发明还公开了一种固液复合含能材料制成的负载结构的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将硝基甲烷、纳米氧化铜和铝粉搅拌混合，得到固液复合含能材料；

步骤2：将金属丝和固液复合含能材料进行装配：

步骤201：安装负载壳体一端堵头；

步骤202：将金属丝从堵头上开设的小孔中穿过，并贯穿负载壳体；

步骤203：将混合搅拌后的固液复合含能材料灌入负载壳体空腔内；