《神奇的含能材料/含能材料譯叢》共12章。*章主要介紹了含能材料的基本概念和分類,并回顧了人類追尋能量的歷史以及含能材料的發(fā)展歷程;第二章討論了含能材料的能量性能,并介紹了燃燒熱、爆熱、氧平衡等與能量性能相關(guān)的參數(shù);第三章主要從爆燃和爆轟兩個方面論述了含能材料的爆炸;第四章主要闡述了含能材料的爆炸性能,并介紹了軍用炸藥和工業(yè)用炸藥以及炸藥的制造工藝;第五章主要介紹了含能材料在身管武器發(fā)射中的應用以及發(fā)射藥的配方和性能參數(shù);第六章介紹了含能材料在火箭推進中的應用,并討論了推進劑的能量性能和燃燒性能;第七章介紹了含能材料用作煙**劑的情況;第八章主要論述了與含能材料相關(guān)的安全問題,并給出了含能材料研究和生產(chǎn)中應遵循的準則;第九章主要討論了含能材料的安全檢測,并介紹了多種炸藥檢測的手段;第十章按照色譜技術(shù)、光譜技術(shù)、熱分析技術(shù)和感度測試技術(shù)的分類,介紹了多種含能材料表征和評價方法;第十一章闡述了含能材料的發(fā)展趨勢和面臨的挑戰(zhàn);第十二章主要論述了含能材料在國民經(jīng)濟中的應用,尤其是在石油開采、安全氣囊和建筑物爆破拆除等方面的應用。
炸藥的歷史最早可以追溯到2000多年以前。公元前200年,中國人首次制造出了第一種炸藥,這種炸藥被稱為槍藥或者黑火藥。隨后的將近1400年時間里,炸藥領(lǐng)域的發(fā)展出現(xiàn)了長時間的停滯,直到公元1249年前后,英國修道士RogerBacon才開始對黑火藥進行細致的實驗研究。但實際上,炸藥與推進劑真正的快速發(fā)展始于19世紀中葉,這要歸功于大量來自歐洲的研究者,其中最杰出的當屬諾貝爾。本書第一章會詳細介紹炸藥以及推進劑發(fā)展的幾個重要的歷史時刻。
進入20世紀,在合成高能、高熱穩(wěn)定性以及低易損性炸藥研究方面了取得了里程碑式的進展。同時,用于火箭、槍炮以及其他小型武器的火藥也取得了巨大的進步。此外,對于在炸藥與推進劑的使用中必不可少的煙火藥的研究也取得了巨大的突破。炸藥、推進劑以及煙火藥(統(tǒng)稱為含能材料,HEM)領(lǐng)域在20世紀取得的這些突破主要歸功于化學研究的巨大跨越,特別是有機合成、先進測量學、爆炸學和工程學的發(fā)展。然而,盡管含能材料研究領(lǐng)域在20世紀取得了巨大的進步,我們也必須認識到,這些進步與其他領(lǐng)域如聚合物化學、電子學以及計算機科學等取得的進步相比是遠遠落后的。這是由于含能材料研究的諸多約束和限制,科學工作者們必須不斷面對新型含能材料發(fā)展中的安全、穩(wěn)定性(熱穩(wěn)定性,物理穩(wěn)定性以及儲存穩(wěn)定性等)、成本以及其他相關(guān)問題。
在含能材料領(lǐng)域已經(jīng)出版了很多優(yōu)秀的書籍、手冊以及期刊(本領(lǐng)域的重要刊物已在第一章列出)。此外,隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展,大量有關(guān)含能材料的信息通過點擊鼠標即可獲得。但是作者始終認為仍然需要一本著眼于含能材料的各種概念而不是其詳細的制備、性質(zhì)以及應用方面內(nèi)容的書籍。作者有超過30年對于含能材料的研究經(jīng)歷,涉及多種推進劑和炸藥的生產(chǎn)、質(zhì)量把控以及研發(fā)等。長期的研究經(jīng)歷使作者認識到確實需要一本能夠?qū)⒑懿牧系南嚓P(guān)基本概念整體梳理介紹清楚的書籍,本書正是這種理念下的產(chǎn)物。本書中,我們嘗試為各種概念配以插圖,以期能夠通過這種簡單的方式使閱讀變得更加容易、有趣以及易于融會貫通。作者尤其希望本書能夠為新加入含能材料領(lǐng)域的工作者們帶來幫助,無論他們是從事生產(chǎn)、質(zhì)檢還是研發(fā)工作。
本書為第一版印刷,可能在某些地方會出現(xiàn)差錯、遺漏等,歡迎讀者在閱讀過程中予以指正反饋,并歡迎各種關(guān)于本書的建設(shè)性意見,這對于我們下一版的修訂和編輯將是非常有幫助的,作者對此表示衷心感謝。
S.維努戈帕蘭,研究生畢業(yè)于馬德拉斯大學St Joseph學院。在從事了5年化學教學工作后,成為一間火炸藥工廠的質(zhì)檢官員。隨后,加入了含能材料研究實驗室,作為一名科研工作者在復合推進劑方面以及含能氧化劑和聚合物黏合劑的合成方面開展了一系列工作。同時,擔任了6年的實驗室安全工程部主管。他從事含能材料的研發(fā)、生產(chǎn)以及質(zhì)量檢驗方面的工作長達32年,具有豐富的研究經(jīng)驗。
第一章 對能量與含能材料的追尋
1.1 引言
1.2 從黑火藥到硝基立方烷
1.3 炸藥的類別
1.4 炸藥及其分子結(jié)構(gòu)
1.5 火藥的分類
1.5.1 輕武器發(fā)射藥
1.5.2 迫擊炮發(fā)射藥
1.5.3 槍炮發(fā)射藥
1.5.4 火箭推進劑
1.6 煙火藥
1.6.1 光
1.6.2 煙
1.6.3 聲
1.6.4 熱
附錄A 火炸藥發(fā)展史中的重要里程碑
附錄B 含能材料領(lǐng)域的國際期刊
附錄C 炸藥、火藥和煙火藥領(lǐng)域的國際團體
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思考題
第二章 含能材料能量學
2.1 火炸藥是含能材料嗎
2.2 炸藥:神奇之燈
2.3 熱化學和爆炸能
2.3.1 反應熱
2.3.2 生成熱
2.3.3 爆熱(△He)和燃燒熱(△He)
2.3.4 氧平衡
2.3.5 爆熱:取決于生成熱和氧平衡
2.3.6 混合炸藥的氧平衡
2.3.7 氧平衡與危險性評估
2.3.8 氣相產(chǎn)物的組成
2.3.9 氧平衡的意義和局限性
2.3.1 0爆炸溫度/火焰溫度的計算
2.3.1 1氣體體積
2.3.1 2神奇的nRT
2.3.1 3爆壓
2.3.1 4密度
重要術(shù)語總結(jié)
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思考題
第三章 爆炸的兩個方面:爆燃和爆轟
3.1 爆炸
3.2 爆燃和爆轟
3.3 線性燃燒和聚集燃燒
3.4 沖擊波和爆轟波
3.4.1 沖擊波的概念
3.4.2 爆轟波
3.5 爆轟理論
3.6 爆速和爆壓的理論評估
3.6.1 Kamtet-Jacob方法
3.6.2 Becker-Kistiakowsky-Wilson方法
3.6.3 Rothestein和Petersen方法
3.6.4 Stine方法
3.7 燃燒轉(zhuǎn)爆轟(DDT)
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思考題
第四章 炸藥性能
4.1 為什么炸藥會發(fā)生爆炸
4.1.1 爆炸反應的自發(fā)性
4.1.2 爆炸反應的動力學
4.1.3 分子結(jié)構(gòu)和炸藥性質(zhì)
4.2 炸藥性能的兩個方面
4.2.1 爆炸能量的形式
4.2.2 爆速
4.2.3 氣體膨脹
4.3 爆轟過程
4.3.1 起爆藥:爆炸序列中的啟動器
4.3.2 次級炸藥:爆炸序列最后的做功單元
4.3.3 爆炸序列類型
4.4 軍用炸藥的性能參數(shù)
4.4.1 破片效應(破片彈)
4.4.2 碎甲效應
4.4.3 成型裝藥破甲
4.4.4 爆炸效應
4.5 工業(yè)炸藥
4.5.1 引言
4.5.2 工業(yè)炸藥的要求
4.5.3 工業(yè)高能炸藥
4.5.4 爆炸劑
4.6 炸藥的加工成型
4.6.1 熔融澆注炸藥
4.6.2 壓裝炸藥
4.6.3 塑料黏結(jié)炸藥
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思考題
第五章 含能材料在推進系統(tǒng)中的應用I(發(fā)射藥)
5.1 引言
5.2 槍炮:熱引擎
5.3 身管內(nèi)的演變過程
5.4 發(fā)射藥的能量
5.5 發(fā)射藥藥柱的構(gòu)型
5.5.1 減面燃燒
5.5.2 恒面燃燒
5.5.3 增面燃燒
5.6 槍炮內(nèi)彈道學的主要方面
5.7 發(fā)射藥配方化學
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思考題
第六章 含能材料在推進系統(tǒng)中的應用-Ⅱ(火箭推進劑)
6.1 火箭技術(shù)介紹
6.2 火箭推進的基本原理
6.3 比沖
6.4 火箭推進系統(tǒng)的熱化學
6.5 火箭內(nèi)彈道性能的一些重要參數(shù)
6.5.1 線性燃速
6.5.2 特征速度
6.6 火箭推進劑裝藥設(shè)計
6.7 固體推進劑化學
6.7.1 能量
6.7.2 燃速以及其他彈道性能參數(shù)
6.7.3 加工性能
6.7.4 力學性能
6.7.5 儲存穩(wěn)定性/壽命
6.7.6 安全性以及環(huán)境:擔憂的原因
6.8 火箭推進劑的未來
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思考題
第七章 含能材料用作煙火藥
7.1 引言
7.2 應用
7.3 煙火藥的基本原理
7.3.1 煙火藥的化學組分
7.3.2 影響煙火藥性能的因素
7.3.3 煙火藥中涉及的安全問題
7.4 總結(jié)
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思考題
第八章 含能材料的安全性
8.1 引言
8.2 危險的本質(zhì)
8.3 含能材料的危險等級
8.4 傷害
8.5 通用安全規(guī)則
8.6 結(jié)論
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思考題
第九章 含能材料的安全監(jiān)測
9.1 引言
9.2 爆炸物檢測
9.2.1 電子捕獲探測器
9.2.2 離子遷移譜儀
9.2.3 熱氧化還原探測儀
9.2.4 場離子譜儀
9.2.5 基于反磁性的磁場檢測儀
9.2.6 核四極矩共振檢測儀
9.2.7 微機電系統(tǒng)
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思考題
第十章 含能材料的表征與評價
10.1 引言
10.2 色譜技術(shù)
10.2.1 薄層色譜
10.2.2 氣相色譜
10.2.3 高效液相色譜
10.3 波譜技術(shù)
10.3.1 紫外/可見光光譜
10.3.2 紅外光譜
10.3.3 核磁共振譜
10.4 含能材料的熱分析
10.4.1 差熱分析
10.4.2 差示掃描量熱法
10.4.3 熱重分析
10.4.4 同步熱分析
10.5 含能材料的安全性測試
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思考題
第十一章 含能材料的發(fā)展趨勢和面臨的挑戰(zhàn)
11.1 引言
11.2 起爆藥
11.3 高能炸藥
11.3.1 高密度、高爆速炸藥
11.3.2 不敏感高能炸藥
11.4 火藥
11.4.1 環(huán)境友好型氧化劑
11.4.2 金屬燃料
11.4.3 含能黏合劑
11.4.4 熱塑性彈性體
11.4.5 含能增塑劑
11.5 多氮籠型物:含能材料的革命
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思考題
第十二章 含能材料在國民生產(chǎn)中的應用
12.1 含能材料塑造了我們的世界
12.2 含能材料在控制爆破中的應用
12.2.1 外爆還是內(nèi)爆
12.2.2 控制爆破的步驟
12.3 含能材料在安全氣囊中的應用
12.4 含能材料在爆炸焊接中的應用
12.5 雪崩控制
12.6 含能材料在救生方面的應用
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思考題
索引