《含能材料无机化学基础 第2版》任慧，刘洁，马帅主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《含能材料无机化学基础 第2版》

【作　者】任慧，刘洁，马帅主编

【页 数】 317

【出版社】 北京：北京理工大学出版社 , 2020.01

【ISBN号】978-7-5682-8085-3

【价 格】30.00

【分 类】功能材料-无机化学

【参考文献】 任慧，刘洁，马帅主编. 含能材料无机化学基础 第2版. 北京：北京理工大学出版社, 2020.01.

图书封面：

图书目录：

《含能材料无机化学基础 第2版》内容提要：

本书以含能材料研究为导向，从基本的化学理论和实验分析入手，循序渐进，逐步深化，使学生认识到含能材料化学的特殊性，掌握化学基础知识的精髓，熟悉仪器和操作方法，培养专业技能。本书注重传统化学理论与含能材料技术的相互交融，并大量引用国内外公开发表的相关学术成果，有针对性地面向特种能源与工程、弹药与爆破工程、安全工程、航空宇航推进理论与工程等国防专业学生，也可为从事火炸药、武器装备工作的工程技术人员提供帮助和参考。

《含能材料无机化学基础 第2版》内容试读

引言

Introductions

含能材料是武器系统的重要化学能源，是完成推进、发射和毁伤等作战功能的基础。在含能材料设计、制造、生产、评估和应用等诸多环节中，需要运用大量的化学知识和理论，因此，化学基础知识的掌握是必不可少的。含能材料特别是复合型含能材料的种类和数量非常繁杂，大都含有三种以上组分，而且结合方式、分散形式、相分布、理化属性等变化多端。本书剥茧抽丝，从基本的化学知识和实验操作入手，将与含能材料密切相关的化学理论汲取出来进行详细讲述。结合这些理论书中给出一些国内外相关的研究成果。系统地学习和掌握含能材料化学基础对于配方设计、原料遴选、生产工艺以及安全性评估等都起到辅助和参考作用。

虽然国内关于普通化学和大学化学实验的书籍很多，但是内容大都雷同，它们从基础化学角度出发，主要讲述化学中常用的传统理论和基本方法，或者简单描述实验原理和基本操作。再者，目前市面上出版的普通化学教材大都面向化学、化工或材料专业人员的教育培训，不适用于国防特色专业本科生、研究生的知识学习，因此，编者编写了这本《含能材料无机化学基础》，本书既有鲜明的工程背景，又结合当代含能材料发展趋势，有针对性地面向特种能源与工程、弹药与爆破工程、安全工程、航空宇航推进理论与工程等国防专业学生，也可为从事火炸药、武器装备工作的工程技术人员提供帮助和参考。

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第1章

含能材料简述

Introduction of Energetic Materials

含能材料（俗称“火炸药”）是一类化学能源材料，主要用于军事，以完成推进、炸毁、抛射等作战目的。它是陆、海、空军武器的能源，也是某些驱动装置与爆炸装置的能源。组分中含有氧化剂和可燃物，被激发后在没有外界物质参与下能进行剧烈的化学反应，并在短时间内释放出巨大的能量。

l.1含能材料的基本特点Basic Characters of Energetic Materials

含能材料是一种亚稳态物质，大多由C、H、O、N等元素组成，其主要特征为：

①含有基团，如=C一NO2、=N一NO2、一N3、一N=N一等，或含有氧化剂、

可燃物的混合物。

②主要化学反应是燃烧和爆炸，具有高速、高压、高温反应特征和瞬间一次性效应特点，并释放大量的热和气体。

③化学反应不需要外界供氧，可在隔绝大气条件下进行。

能独立进行化学反应并输出能量，是含能材料的重要特征。同时，其能量释放必须是有规律和可控制的。实际应用的含能材料大多数既含有氧化性基团，又含有可燃性基团。两类基团存在于同一化合物的物质也称为爆炸性化合物。大部分爆炸化合物既是氧化剂又是可燃物。

含能材料的组分有单一组分和复合组分两种类型。最基本和最传统的含能材料是发射药(gunpowder)、推进剂(propellants)和炸药(explosive),如图1-l所示。

虽然发射药、推进剂和炸药都是含能材料，但是，它们在组成结构、应用场所和反应过程等方面还存在着明显的差别。炸药被激发后发生爆炸反应，反应在数微秒内完成，并以极高的功率对外做功，使周围介质受到强烈的冲击，并发生变形或破碎。发射药主要用于枪炮弹丸的发射，推进剂主要用于火箭和导弹的推进。发射药和推进剂是以燃烧的方式释放能量，燃烧波的传播速度为几毫米每秒至几十毫米每秒。

由于含能材料的化学反应可以在隔绝大气的条件下进行，能在瞬间输出巨大的功率，反应过程可以控制，所以采用该能源的装置，其结构简单、轻便，适合运输和储存。发射药被广泛用于压力推进，如抛射枪炮弹丸、水雷和鱼雷；推进剂主要用于反作用推进，如发射火箭和导弹，或用作某些驱动装置的能源；炸药可以作为炮弹、导弹、地雷等的爆炸装药。含

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第1章含能材料简述

(a)

(b

(c】

(d)

(e】

(f)

图1-1含能材料及其军事应用

(a)发射药；(b)坦克火炮弹药的发射：(c)推进剂；(d)火箭的发射；()炸药药柱；()炸药爆轰

能材料还可以用于采矿、工程爆破、金属加工和地质勘探等技术领域。作为能源材料，它服务于我国国防和国民经济事业，尤其在兵器装备中，它是不可缺少的组成部分。含能材料技术是决定武器威力和射程的关键技术。

含能材料技术所涉及的基础理论有无机、有机、分析、物化、高分子等化学，涉及化工领域的合成、工艺、分析检测以及生产过程和设备。

l.2含能材料的用途Applications of Energetic Materials

1.2.1军事用途

含能材料作为一种特殊的能源，在军事、民用等多个领域有着广阔的应用前景。随着我国国防事业和经济建设的发展，对含能材料领域人才的需求量越来越大。一个国家对含能材料的研究水平将在很大程度上关系到该国的国防力量、军事结构调节，也同时体现出一个国

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含能材料无机化学基础（第2版）

家的科技水平

含能材料是武器系统完成发射弹丸、运载火箭导弹、战斗部毁伤目标的能源，是实现远程发射、精确打击、高效毁伤的基础。武器装备离开了含能材料无法形成战斗力。该技术无法从国外引进。

含能材料的发展和武器装备的发展密切相关并相互促进。武器装备的发展对火炸药提出新的要求，促进火炸药技术的发展，新型火炸药的出现又推动着武器装备的发展。例如黑火药的发明，使人类从大刀长矛的冷兵器时代进入用枪、炮对阵的热兵器时代。现代火炸药的发展推动了武器装备向轻型化、自动化、高威力的方向发展。

火炸药作为军用含能材料，在今后相当长的时间内，还无法被其他能源所替代，其他如核能、激光、微波、电热一化学、电磁等能源，可以在部分武器中使用，但它们在武器化方面有困难，如武器的小型化、轻型化和适应性问题，都难以解决。因此，可以说，含能材料学掌握着国家军事工程的命脉。

1.2.2在民用领域的应用

含能材料对常规兵器乃至整个国防工业和国民经济的发展都具有十分重要的地位。它作为民用爆破的主要能源，应用面广、用量大，无论现在和将来都在矿业、冶金、建筑、石等行业发挥重要作用。

民用爆破简称民爆，指负责民用爆破拆除工作的相关工程单位，其行为大体有城市规划定向定点爆破、矿业工程爆破和烟花爆竹生产等。在该领域，目前较为热门的方向有定点爆破与新能源研发。定点爆破主要为矿业服务，其下还有爆破设计、传爆技术等多个系属学科。

下面列出了含能材料在民用领域的典型应用：

①利用爆炸作用进行机械加工和工程施工。利用炸药爆炸释放的能量做功已成为一利特殊的工业加工方法。如用于爆炸拆除、爆炸切割、爆炸成型、爆炸硬化、粉末压实、消除应力、爆炸铆接和焊接等，如图1-2所示。

爆轰波阵

炸药

复板

碰撞点

基板

(a)

(b)

图1-2爆炸焊接和挠性炸药

特种炸药如塑形炸药、黏性炸药、橡皮炸药、挠性炸药、低密度泡沫炸药和耐热炸药等，分别使用于外型复杂、运动中、水下和水上、矿井下等多种环境的爆破。工业炸药在地质勘探中也有重要的作用，如用于产生地质震动波的震源弹药。

②利用化学能做推进功。以火炸药为能源的压力推进器，依靠火炸药燃烧产生的高压气体推动做功。

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第1章含能材料简述

一种形式是通过驱动器将载荷（活塞）推送到一定的位置，或借助于连杆机构完成一次性的打开、关闭或位移等指定动作。如用来发射人工降雨火箭、打开或关闭宇航装置的舱盖、打开安全通道、将重要的部件或人员推送到安全位置等（如飞机上的弹射座椅），见图1-3。

(a

(b)

图1-3飞机解体瞬间座椅的弹射（a)和射钉弹(b)

另一种形式是通过抛射器远距离运送物质，如在人员受阻或机械难以到达之处，进行山地架线、海上抛缆、森林和高层建筑灭火、发射麻醉弹药等。

火炸药产生的高压气体可以直接做功，将推动力作用于载荷的深处和内部，作用范围大，特别适合对大批量物质进行分割和松动。如以火药为能源的油井岩石压裂装置，可明显增加石油产量。

③应用于气体发生器。含能材料燃烧时释放出大量的热和气体，它的反应速度非常快，是一般气体发生剂所不能代替的。用它制造的气体发生器，充气时间短，适合在紧急条件下以及人员不易接近的场所使用。如用于汽车安全气囊（图1-4）、海上自动充气救生装置等。

④利用热能和声、光、烟效应。火炸药化学反应的热效应高，反应启动快、放热快，方便在特殊场所应用。如作为燃烧剂，纵火烧毁难以燃烧的废弃物料：用于电力装置的自动熔断器；作为发声剂、发光剂、发烟剂应用于运动界和影视界等。

(a)

(b)

图1-4安全气囊（a)与特种烟火效应(b)

L.3含能材料的发展历史Histories of Energetic Materials

含能材料的历史大体可以分为三个阶段。

第一阶段：以黑火药为代表的简单火工药剂时期。据历史记载，最早的火工药剂就是黑

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含能材料无机化学基础（第2版）

火药(Black Powder,BP)(图1-5)，黑火药作为火药最早出现在10世纪；18世纪被应用于引火索、传火管等火工品中。18世纪末，法国化学家伯瑟勒特(Berthollet)发现氯酸盐可与可燃物混合，且易受撞击而发火爆炸，从而出现了氯酸盐类火工药剂，象征着非火焰喇激引爆类含能材料的出现。

(a)

h

图1-5古代火工品(a)与黑火药(b)

第二阶段：1630年，科学家将硝酸汞和乙醇混合，得到了白色高爆炸性沉淀雷酸汞(Hg(ONC)2)。1864年，瑞典著名科学家诺贝尔（图1-6(a)),将雷酸汞装入铜管，使其成为激发体系，可以成功地使代那迈特炸药（三硝酸丙三酯被硅藻土吸收钝化后的含能混合物)爆轰，象征着开创了用起爆药引爆猛炸药的新时代，此项发明为之后含能材料的

研究做出了巨大的贡献。1890年，T.库尔齐乌斯将由亚硝酸乙酯分解得到的叠氮化钠与硝

酸铅进行简单离子反应，得到了高爆起爆药叠氮化铅(LA)(图1-6(b))。之后的众多新起爆药发现热潮的兴起与世界大战的历史背景，都使得含能材料学处于高速发展的状态。

(a)

(b)

(c)

图1-6含能材料发展里程碑(a)诺贝尔：(b)叠氮化铅：(c)枪械的出现

第三阶段：20世纪80年代后，随着高新技术的引入和现代化武器系统的发展，新型推进、发射平台层出不穷，多样化的毁伤模式激发了含能材料的飞速发展。基础理论研究方面提出或假设了含能材料的量子化学分子轨道、能带理论、起爆药的结构与性能关系、起爆药

爆燃转爆轰(DDT)理论、低能量刺激敏感型火工药剂的钝感化理论。在晶体学方面，形

成了含能材料晶形控制技术、晶体形态球形化理论以及混合药剂共沉淀原理和技术等诸多科研成果。混合炸药方面，追求高爆速、高爆热或高爆压的新配方，不仅催生了大量新型高能量密度化合物的合成，也极大地促进了装药新工艺、新技术的发展。推进剂方面，含能黏合剂、含能增塑剂的应用，各类高能、高燃速推进剂竞相问世。总之，随着先进的武器系统的发展，含能材料学已逐步形成具有理论和实际意义的学科。

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···试读结束···