含能材料是一种特殊的能源材料，主要用于弹头和火箭发动机装药。它的研发、生产和应用都涉及多层次的基础科学问题。鉴于含能材料广泛的军事和民用应用，近年来研究领域越来越热门，相关技术也发展迅速。含能材料按功能可分为推进剂、炸药、烟火剂和推进剂。其中，推进剂是以燃烧形式释放能量的重要材料，主要用于火箭发动机装药。炸药是一种以爆轰形式工作的物质，主要用于战斗部装药或炸弹装药，其民用领域主要包括爆炸焊接、采矿和建筑工程等。烟火剂是指燃烧时产生光、声、烟、色、热、气等烟火效果的混合物。在军事上用于填充特种弹药和装备，可以利用不同的烟火效果达到不同的目的。推进剂通常安装在发射射弹的枪膛里。含能材料科学是一门包括表面界面基础研究、材料工程应用研究和工艺研究的综合性学科。高能材料包括单分子材料和多组分混合物或化合物。作为含能材料的重要产品，炸药和推进剂的性能可以通过配方设计进行调整，包括组分的种类、含量和复配方式。粘结炸药和硝酸酯增塑聚醚固体推进剂是两种典型的含能材料，具有能量密度高、安全性能和力学性能优良的特点，广泛应用于军事和民用领域。
在含能材料领域，近年来国内外涌现出一大批高水平的科研成果。含能材料设计与制备的基本思路是基于武器系统和其他应用平台的技术指标要求，综合考虑其他性能要求，突出重点，兼顾一般。现代武器在含能材料的结构和成分设计上，基本上都把安全性放在第一位。目前，含能材料的重点发展方向之一是降低其易损性，提高武器在现代战争环境中的生存能力。随着技术的不断进步，出现了一系列钝感高能材料，应用和评价方法有了长足的发展。但除了少数关于含能材料的专著，很难看到关于含能材料的入门读物，这与近年来学科的快速发展并不匹配，这也是作者写这本书的初衷。
这本书的内容安排如下。
第一章全面介绍了含能材料的发展现状、国际发展水平和前沿发展方向，重点介绍了含能材料的代际差异和各国主要机构的研究水平。
第二章是含能材料的理论研究，主要包括五个方面:含能材料关键参数的计算、含能材料感度的估算、力学性能的理论研究、含能材料反应性和含能材料爆轰性能的理论研究。
图复合含能材料强度的多尺度模拟
第三章综述了含能材料的合成与制备，包括传统有机含能材料、含能离子液体、高氮和总氮化合物、硝基芳香化合物、含能配合物、亚稳态分子间配合物和金属有机骨架含能材料，并阐述了这些材料的优点和结构特点。
第四章分析了含能材料的能量释放规律，主要涉及六个方面:热分解动力学、热分解反应物理模型的计算方法、含能材料的热分解机理、含能材料的燃烧特性、含能材料燃烧转爆轰、含能材料在极限条件下的响应。
第五章介绍了含能材料的改性方法和研究进展，包括颗粒表面改性、共混改性、重结晶和共晶、纳米改性、含能材料的碳纳米材料改性等技术手段。
图1 CA/AAO-CNTs复合含能材料的制备过程及相关中间产物的形貌
第六章介绍了复合含能材料的配方设计和应用，包括高能固体推进剂、绿色液体推进剂、低烟火焰推进剂、聚合物炸药和起爆药。
第七章简要介绍了含能材料的安全和环保要求，以及如何实现高安全性和环保性的应用。包括安全敏感性、相容性、稳定性和易损性，而环保要求涉及含能材料的毒性、环保含能材料、绿色技术和废弃含能材料的回收利用。此外，附录还介绍了国外含能材料的主要研究机构和含能材料领域的重要学术会议。
含能材料前沿导论
严启龙，刘琳琳编辑
北京:科学出版社，2022年3月。
国际标准书号978-7-03-067165-3
编辑:宋武汉
内容简介
含能材料是一种不同于化石能源材料的特殊能源材料，主要用于弹药和火箭燃料。分子设计与制备，配方设计与工艺，能量释放与工作过程，都涉及到复杂的基础物理化学问题。本书围绕含能材料的理论设计、制备和应用，重点介绍了含能材料的性能理论、新型含能分子的结构和性能、含能材料的改性技术、复合含能材料的配方设计和应用、含能材料的安全和环保要求。附录给出了国外主要含能材料研究机构和行业内重要学术会议的信息。
本书对军械科学与技术、航空航天空航空航天推进理论与工程、材料科学、兵器等相关领域的学生和研究人员具有一定的参考价值。同时也可作为含能材料专业研究生和本科生的教材。
快速浏览目录
序
第一章引言11.1引言11.2含能材料的研究现状21.3含能材料的前沿发展方向91.3.1钝感含能材料结构设计的新理论91.3.2含能材料制备的新技术111.3.3含能材料应用的新范畴11参考文献13第二章含能材料性能的理论研究142.1含能材料关键参数的计算142.1.1密度预测142.1.2生成焓的计算152.1.3爆炸热的计算 含能材料的202.2.1量子力学方法212.2.2定量结构-性质关联方法222.3含能材料的力学性质252.3.1力学性质测试方法252.3.2机械-热耦合机制312.3.3材料反应性的结构理论研究372.4.1分子动力学理论及发展现状372.4.2极端条件下含能材料的化学反应382.5含能材料爆轰性能的理论研究422.5.1爆轰性能的理论计算基础 含能材料563.1传统有机含能材料5 63.1.1高能硝胺化合物563.1.2钝感硝基化合物593.1.3含能增塑剂763.1.4含能催化剂823.2含能离子液体843.2.1唑类含能离子液体843.2.2季铵盐含能离子液体893.2.3其他含能离子液体903.3高氮和总氮化合物943.3.2全氮化合物1093.4硝基芳烃 金属和镧系金属盐1233.5.1高氯酸含能配合物1233.5.2叠氮化物含能配合物1233.5.2 5.3硝酸盐含能配合物1273.5.4硝基酚含能配合物1283.5.5配位中心的作用1303.6亚稳态分子间配合物1313.6.1制备方法1313.6.2基于金属氧化物的Mics 1323 . 6 . 3基于含氟聚合物的Mics 1343 . 6 . 4基于碘的Mics 含能材料热分解动力学1694.1基辛格法1694.1.2等转化率法1704.2反应物热分解模型计算法1714.2.1经验模型法1714.2.2组合动力学分析法1734.2.3样品控制热分析法1744.3含能材料热分解机理1744.3.1分解机理研究方法1744.3.2推进剂分解产物和燃烧模型1754.3.3热的理论研究 铝粉燃烧效率的影响因素1874.4固体推进剂燃烧性能的调控1914.5含能材料燃烧转爆轰的研究方法1954.5.1燃烧转爆轰的影响因素1964.5.2燃烧转爆轰的影响因素1994.4 2024.6含能材料在极端条件下的响应2034.6.1极端条件的分类2034.6.2超高压制备技术2054.6.3含能材料的高压响应209参考文献214 晶体的处理2255.1.2晶面2265.2包覆含能材料的共混改性2285.2.1金属氧化物共混含能化合物2285.2.2杂化复合含能晶体2305.3含能材料的再结晶与共晶2315.3.1材料结晶学的基本理论2315.3.2含能材料的再结晶技术2325.3含能材料的共晶技术2345.4含能材料205.4.1纳米含能材料的优点2405 含能材料2625.5.4热解碳改性含能材料2645 265参考文献272第六章复合含能材料的配方设计与应用2836.1高能固体推进剂2836.1.1 NEPE高能固体推进剂2836.1.2 CL-20高能固体推进剂2856.1.3 HNF高能固体推进剂2866.1.4 ADN高能固体推进剂2896.1.5含储氢材料的高能固体推进剂2936.2绿 3036.3低烟火焰推进剂3046.3.2低烟推进剂3076.4聚合物炸药3106.4.4 06.4.2基于PBX的PBX 3106.4.3基于PBX的PBX 3116.4.4基于CL-20的PBX 3136 . 4 . 5基于TATB的PBX 3146.5引发剂3156.5.2引发剂概述3166.5.3点燃剂3155 和安全性3347.1.5感度理论和内在机理367.2相容性和稳定性2.1相容性和稳定性的评价方法3397.2.2相容性的研究现状3427.3易损性3447.3.1低易损性弹药的研究背景3447.3.2低易损性弹药的评价标准3467.3.3低易损性弹药的现状3477.4含能材料的毒性与环保含能材料3477.4.1含能材料的毒性内涵4.2含能 绿色制造技术概述3557.5.2绿色合成工艺3567.5.3绿色制造工艺3587.6废弃含能材料的回收利用3597.6.1废弃含能材料的来源和性质3597.6能源再利用途径3607.6.3废弃含能材料的回收利用技术361参考文献364附录369A1国外主要含能材料研究机构介绍369A2重要学术会议380
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