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特種能源技術與工程_關於特種能源技術與工程專業及對含能材料發展的認識

簡介在基礎理論研究方面更有發展,提出或假設了含能材料的量子化學分子軌道,能帶理論,起爆藥的結構與效能關係,起爆藥爆燃轉爆轟(DDT)理論,低能量刺激敏感型火工藥劑的鈍感化理論,含能材料晶形控制技術,晶體形態球形化理論以及混合藥劑共沉澱原理和技術

什麼是含能材料

關於特種能源技術與工程專業及 含能材料發展的認識 隨著對特種能源技術與工程專業的不斷深入學習,該專業的學習內容極大的吸引了我,從剛開始對它的陌生感到現在真正的愛上它,這足以證明這門偉大學科的魅力所在。在大一時期對特種能源技術與工程是迷惑與好奇,覺得這是一個既冷門又離我們生活太遙遠的專業,大多數人對這門學科都懷著不大信任的態度,覺得它不是利於以後事業發展的最佳專業,這個專業的就業難創業更難。隨著更加深入的學習,深刻的的認識到它並不是一門簡單的單一的不貼合實際的高冷學科,根據社會和國家的需求是高素質高精英的綜合性人才,決定了這門學科不可能是毫無價值可言的雞肋學科,特種技術與工程的存在就註定它是社會需要的,是必不可少的一門學科。

當我真正的解了它,我覺得它魅力四射,特種能源技術與工程是一門研究含能材料的學科,含能材料涉及了軍事、工業、民用、醫療等各個方面,含能材料的學習必定和化學息息相關,從剛開始的普通化學到有機化學,從有機化學到物理化學,都體現了科學學科的偉大奧秘,我認識到一種簡單的物質所含蓋的的科學知識多麼的複雜。比如對炸藥的認識,我原本以為它能燃燒,能爆炸不就行了,深入學習了這門學科我才知道炸藥的合成的複雜性、嚴謹性,並非表面上那麼簡單了。從火炸藥的不斷更新換代,效能的一步步提高就可以看出特種能源技術與工程專業是一門知識量猶如海洋般的學科,其中有人類探無止境的科學。

含能材料(Energetic Materials) 即含能化合物,簡稱能材,意為高能量密度的物質(HEDM);其表徵為該類物質多具有爆炸性、爆燃性或其他經過特定激發條件會高速率高輸出釋放大量能量的物質。

含能材料作為一種特殊的能源,在軍事、民用等多個領域的應用前景。隨著我國國防事業和經濟建設的發展,對含能材料領域人才的需求量越來越大。

含能材料的歷史大體可以分為三個階段。

第一階段:以黑火藥為代表的簡單火工藥劑時期。據歷史記載,最早的火工藥劑就是黑火藥(BP,Black Powder),黑火藥最早出現在10世紀,作為火藥;18世紀被應用於引火索,傳火管等火工品中。18世紀末,1786年,法國化學家伯瑟勒特(Berthollet)發現氯酸鹽可與可燃物混合,易受撞擊而發火爆炸,從而出現了氯酸鹽類火工藥劑,象徵著非火焰刺激引爆類含能材料的出現。

第二階段:1630年,科學家將硝酸汞和乙醇混合得到了白色高爆炸性沉澱雷酸汞(Hg(ONC)2),1864年,瑞典著名科學家諾貝爾(Nobel)將雷酸汞裝入銅管成為激發體系(即雷管),可以成功的使代那邁特炸藥(三硝酸丙三酯被矽藻土吸收鈍化後的含能混合物)爆轟,象徵著開創了用起爆藥引爆猛炸藥的新時代,雷管的發明為今後含能材料的研究做出了巨大的貢獻。1890年,T。庫爾齊烏斯將亞硝酸乙酯分解得到的疊氮化鈉與硝酸鉛進行簡單離子反應得到了高爆起爆藥疊氮化鉛(LA)。之後的眾多新起爆藥發現熱潮的興起與世界大戰的歷史背景都使得含能材料學處於高速發展的狀態。

第三階段:80年代後,火工品已不僅僅是傳統的雷管、火帽、傳爆體等,隨著高新技術引入和現代化武器系統的發展,火工品已同鐳射、微電子、爆炸邏輯等廣泛結合,構成引爆和控制引爆、點火和控制點火的完整體系。從這時起人們已經以學術的態度對待含能材料。在基礎理論研究方面更有發展,提出或假設了含能材料的量子化學分子軌道,能帶理論,起爆藥的結構與效能關係,起爆藥爆燃轉爆轟(DDT)理論,低能量刺激敏感型火工藥劑的鈍感化理論,含能材料晶形控制技術,晶體形態球形化理論以及混合藥劑共沉澱原理和技術等諸多科研成果。因此,不難看出,隨著先進的安全火工品技術的發展,含能材料學已逐步形成具有理論和實際意義的科學。

傳統含能材料並沒有考慮到關於環境保護的問題,因此如果繼續沿用傳統的能材設計理念勢必會延續甚至加重汙染,這與以人為本的設計思路相悖,也完全違背了可持續發展的核心宗旨。當軍隊在裝備有帶有汙染因子的含能材料後再進行有關動作,這是有效地傳播汙染的主要途徑;而對於這種汙染人們也早就開始重視並加以控制,這甚至獨立成為了一門單獨的學科。這些汙染對人類帶來的危害更是不可小覷的。因此,讓含能材料使得生活更加美好,而不是汙染環境;利用含能材料這一特殊的能源,並讓其生成物實現無汙染排放。

透過對這個專業的學習,我深刻認識到學習該專業的意義所在。基於我國國情、世界新軍事變革和含能材料應用屬性的考量,在近中期我國含能材料技術發展過程中應把握的重點發展方向包括:火炮發射藥應重點發展高能、高強度、低敏感度、高能量利用率及其裝藥;固體推進劑應重點發展高能、鈍感、低特徵訊號推進劑;炸藥則應重點關注高能、低感品種的發展;火工煙火藥劑應把發展重點放在安全、環境友好、高階和個性化品種上。在含能材料設計時,需協調好高能量與低敏感度的關係,以及使用時含能材料與其所處環境的耦合關係。含能材料工藝技術的發展重點應放在安全、綠色環保、高效和精密製造,即在提高產品質量和生產效率、降低生產成本的同時,注重生產過程的本質安全,減少或消除環境汙染。因此研究新型、高效、環保的含能材料是當前極其重要使命。

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