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中文摘要
高能发射药面临的主要问题是侵蚀严重和机械强度不足。针对这一问题，研究人员通过对钛酸钾晶须（PTW, K2Ti6O13）进行聚多巴胺(PDA)改性，制备了新型PTW@PDA复合材料，并将其作为抗侵蚀和增强机械强度的填料掺入发射药中。界面表征结果表明，制备的PTW@PDA复合材料与发射药基体表面相容性增强，因此其在发射药中的分散效果比原PTW材料更佳。与原始发射药相比，PTW@PDA改性发射药的侵蚀明显减少，且在侵蚀钢材表面检测到了Ti-K基保护涂层。添加0.5 wt%和1.0 wt%的PTW@PDA显著提高了发射药的抗冲击、抗压和抗拉强度。尽管相对力有所减少，PTW@PDA略微提高了发射药的燃烧速率，同时对发射药的动态活性影响较小。这一策略为开发侵蚀性更少和机械强度更高的高能发射药提供了有前景的替代方案。
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原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.dt.2023.11.018
主要结论
本文通过在PTW材料表面自聚合PDA，制备了新型仿生PTW@PDA复合材料，从而增强了与发射药粘合剂界面的兼容性，并促进了其在发射药基体中的随机分散。随后，通过将原PTW材料和仿生PTW@PDA复合材料混合，制造出了一系列发射药，旨在减轻高能发射药的侵蚀并提高其机械强度。
PTW@PDA复合材料兼具PTW材料的耐磨性和机械增强特性以及PDA层的强化学粘附性，两者优势互补，在PTW@PDA复合材料中得以体现。侵蚀测试结果表明，与不含抑制剂的原始高能发射药和传统TiO2抑制剂相比，PTW和PTW@PDA改性发射药的侵蚀明显减少。在侵蚀测试中，含有0.5 wt%、1.0 wt%和3.0 wt%添加剂的PTW@PDA改性发射药对钢材的侵蚀最小，分别比原始高能发射药减少了4.3%、4.02%和12.1%。对经PTW@PDA发射药燃烧侵蚀后的钢样品进行详细的扫描电子显微镜-能谱分析（SEM-EDX）和X射线光电子能谱（XPS）表征，结果表明，钢样品表面形成了一层含有钛和钾元素的保护涂层。钛钾基保护涂层被认为是导致PTW@PDA改性发射药侵蚀减少的主要因素。机械测试结果显示，与原始发射药相比，含有0.5 wt%和1.0 wt% PTW@PDA复合材料的改性发射药在−40 °C、20 °C和50 °C工作温度下的抗冲击、抗压和抗拉强度更强。此外，燃烧测试结果表明，尽管PTW和PTW@PDA作为惰性添加剂不可避免地会降低相对力，但这两种材料会略微提高发射药的燃烧速率，同时对发射药的动态活性影响较小。与此同时，PTW和PTW@PDA改性发射药的制造方法具有可扩展性和成本效益，可采用传统溶剂基发射药加工方法。这一策略为进一步开发具有更低侵蚀性和更高机械强度的高能发射药提供了一个可行途径，以满足现代高膛压火炮的需求。
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编辑：陈微，曹文丽
审核：田丽
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简介
《Defence Technology》是由中国兵工学会主办的科技类综合性学术期刊，目前已被SCI、EI、Scopus、中国科技核心期刊数据库、中国引文数据库核心版和瑞典开放获取指南等多家数据库收录，期刊主要发表基础理论、应用科学和工程技术领域高水平原创性学术论文，包括理论研究、数值模拟和实验研究类文章。
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