Reduzieren Sie die Empfindlichkeit von CL-20 durch Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit durch Kohlenstoff-Nanomaterialien

Hintergrund

CL-20 (2,4,6,8,10,12-Hexanitro-2,4,6,8,10,12-Hexaazaisowurtzitan)-basierte Verbundstoffe könnten möglicherweise verschiedene explosive Verbindungen wie RDX und HMX ersetzen, um hoch- Hochleistungssprengstoff wegen seiner hervorragenden Eigenschaften von Dichte und Energie. Es kann jedoch nach schnellen Hoch-Tief-Temperaturwechseln nicht schnell übertragen werden, da es aufgrund seiner schlechten thermischen Eigenschaft leicht den „Hot Spot“ bildet und die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Waffensystems ernsthaft gefährdet [1,2,3,4 ,5,6,7]. Daher ist es von großer Bedeutung, die Wärmeleitfähigkeit effektiv zu verbessern und die Stoßempfindlichkeit zu reduzieren.

In Verbundwerkstoffen auf CL-20-Basis spielt die Polymerbeschichtung eine effiziente und wirtschaftliche Rolle bei der Verbesserung der mechanischen und thermischen Beständigkeit von explosiven Kristallen, und Graphit ist ein hilfreicher Bestandteil in Verbundwerkstoffen [5, 6]. Nun ist man sich einig, die Wärmeleitfähigkeit von Polymerverbundwerkstoffen durch Zugabe von wärmeleitenden Füllstoffen, insbesondere kohlenstoffbasierten Nanomaterialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit, zu erhöhen. Er et al. verwendeten zweidimensionale Graphen-Nanoplättchen (GNPs) und Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNTs), um die Wärmeleitfähigkeit von PBX zu verbessern, und es wurde festgestellt, dass die thermische Eigenschaft mit einem GNP-Gehalt von 1 Gew.-% ausgezeichnet war [7,8,9]; Nikaet al. schlugen ein einfaches Modell der Wärmeleitfähigkeit von Graphengittern unter dem Klmens-Gerüst vor und fanden heraus, dass die Wärmeleitfähigkeit mit zunehmenden linearen Abmessungen von Graphenflocken zunahm [10]; Leeet al. verbesserte die thermische Stabilität des Epoxidharzes durch Fluorierung der Oberflächenmodifizierung von CNT und GNP und deren Mischen, um eine Netzwerkstruktur zu bilden, und dieser Synergismus kann die Grenzflächenbindung mit der Dispersion verbessern [11]; Yuet al. fanden heraus, dass es einen synergistischen Effekt zwischen GNPs und SWNT bei der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der Epoxidharz-Komposite gibt [12]; und Liet al. Dieser Synergismus von CNTs und GNPs konnte auch den Oberflächenwiderstand von CFK um vier Größenordnungen reduzieren und die Wärmeleitfähigkeit um mehr als das Siebenfache erhöhen [13].

Graphen hat ein großes π -konjugierte zweidimensionale Struktur mit einem großen mittleren freien Weg und hoher Elektronenmobilität, die eine große Kontaktfläche und einen zweidimensionalen Weg für den Phononentransport bereitstellt [14]. Die Van-der-Waals-Kraft zwischen den Graphenschichten führt jedoch zu einem großen Wärmewiderstand zwischen den Schichten, so dass die Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Ebenenrichtung deutlich niedriger ist als die Wärmeleitfähigkeit in der Ebene, und die Verteilung von rGO ist kompliziert und manchmal schwierig, den Leitungspfad auf derselben Ebene zu bilden [15]. Als eindimensionales Material mit röhrenförmiger Struktur ist die hohe Wärmeleitfähigkeit und das hohe Aspektverhältnis von CNT von Vorteil, um die Wärmeübertragung von Polymerverbundwerkstoffen zu verbessern, und das Wichtigste ist, dass CNT mehr Wege für den Phononentransport bieten und das rGO . überbrücken könnte und Sprengstoffe [16]. Daher wird in Erwägung gezogen, rGO mit CNT zu kombinieren, um die Grenzfläche mit der Polymermatrix zu erhöhen, während der Wärmegrenzflächenwiderstand verringert wird, und benachbartes rGO mit eindimensionalem CNT zu überbrücken, um ein dreidimensionales Wärmeleitfähigkeitsnetzwerk zu bilden, um die Wärmeübertragungsleistung zu verbessern aus Verbundwerkstoffen [8].

Daher werden in dieser Studie rGO und CNT als Füllstoffe in CL-20-basierten Verbundwerkstoffen zusammen verwendet, um die niedrige Wärmeleitfähigkeit zu verbessern, und durch SEM, XRD, DSC et al. untersucht. Darüber hinaus werden der Wärmeübertragungsmechanismus und die Beziehung zwischen Wärmeleitfähigkeit und Stoßempfindlichkeit weiter veranschaulicht.

Methoden

Synthese von nanoskaligen CL-20/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen

Verbundwerkstoffe auf CL-20-Basis wurden unter Verwendung der Wassersuspensionsmethode [17, 18] hergestellt, und die spezifischen experimentellen Prozesse sind in Abb. 1 gezeigt. Zuerst wurde Estane (gekauft von Lu Borun Specialty Chemical Manufacturing Company Ltd.) zu 1 . hinzugefügt , 2-Dichlorethan (erhalten von Shun Long Chemical Company Ltd.), um eine Lösung mit einer Konzentration von 3 Gew.-% zu bilden. Inzwischen wurden Kohlenstoffmaterialien [rGO, CNT oder rGO + CNT (rGO, CNT und deren Mischung (rGO:CNT = 2:1, SWCNT) von Jiangsu Hengqiu Graphite Technology Company Ltd die Estanlösung durch Ultraschall. Zweitens wurden 20 g gemahlenes CL-20 (das rohe CL-20 wurde von Liaoning Qingyang Chemical Industry Ltd. bereitgestellt und die Herstellung von gemahlenem CL-20 wurde in der Datei „Zusätzlich“ gezeigt 1) in 200 ml mit magnetischem Rühren entionisiert zugegeben, um erhalten Sie eine CL-20-Suspension. Dann wurde die Mischungsbindemittellösung langsam in eine CL-20-Suspension injiziert und in einem Wasserbad mit konstanter Temperatur bei 70 °C erhitzt und unter Druck bei 0,02 MPa gerührt, bis das Lösungsmittel vollständig entfernt war. Schließlich wurden nach Abkühlen, Filtrieren, Waschen und Eindampfen im Vakuum die Verbundwerkstoffe auf CL-20-Basis erhalten. Um die Proben voneinander zu unterscheiden, wurden die Proben als CL-20estan (Probe 1), CL-20/rGO (Probe 2), CL-20/CNT (Probe 3) und CL-20/rGO + CNT ( Probe 4) bzw..

Experimentelles Diagramm von CL-20-basierten Verbundwerkstoffen, die durch die Wassersuspensionsmethode hergestellt wurden

Charakterisierung

Die Oberflächenmorphologie, mittlere Größe und Größenverteilung der hergestellten Proben wurden unter Verwendung von Rasterelektronenmikroskopie (REM; SU-8020, Hitachi, Japan) charakterisiert. Ein DX-2700-Röntgendiffraktometer (Dan Dong Hao Yuan Corporation, Liaoning, China) wurde verwendet, um den Elementgehalt von CL-20-basierten Verbundwerkstoffen bei einer Spannung von 40 kV und einem Strom von 30 mA unter Verwendung von Cu-Kα-Strahlung zu analysieren .

Die Proben wurden unter Verwendung des DSC-131-Differentialscanningkalorimeters (France Setaram Corporation, Shanghai, China) analysiert. Die DSC-Bedingungen waren wie folgt:Probenmasse 0,5 mg; Heizrate, 5, 10, 15, 20 K/min; und Stickstoffatmosphäre, 30 ml/min. Die quantitative Probe wurde in eine bestimmte Länge und Neigung der Rutsche gebracht und erzeugte die statische Aufladung durch Reibung, die geladene Probe fiel in den Faraday-Becher, dann wurde die elektrostatische Kapazität mit dem digitalen Ladungsmesser gemessen. Und verwenden Sie die akkumulierte Ladung der Einheitsmasse des Arzneimittels, um die Menge der Akkumulation statischer Elektrizität darzustellen. Gemäß dem Sprengtestverfahren GJB 772A-97, Schlagempfindlichkeit 601.3, wurde ein Fallhammergerät vom Typ 12 verwendet, um die Schlagempfindlichkeit zu testen. Die besondere Höhe (H₅₀ ) stellt die Höhe dar, aus der ein Fallhammer von 2,5 ± 0,002 kg in 50 % der Versuche zu einem explosiven Ereignis führt. Die Testbedingungen für die Dosis waren 35 ± 1 mg, eine Temperatur von 10~35 °C und eine relative Luftfeuchtigkeit von 80 %. Die thermischen Diffusionskoeffizienten dieser Proben wurden durch das Laser-Flash-Verfahren gemessen. Die Probengröße beträgt 10 mm × 2 mm (Durchmesser, Dicke). Die Oberfläche der Probe wurde mit Ethanol abgewischt und die Vorderseite wurde mit einer Graphitemulsion mit einer Temperatur von 25 °C beschichtet. Die Wärmeleitfähigkeit (k ) wurde mit der Gleichung (Gl. (1)) berechnet. Unter Verwendung der Detonationswellenfront der Sprengstoff-Ionisationsleitfähigkeit wurde die Detonationswellen-Ausbreitungszeit in der Sprengstoffsäule mit einem Zeitmessgerät und einer elektrischen Sonde gemessen. Und die Detonationsgeschwindigkeit wurde durch Berechnung erhalten.

Ergebnisse und Diskussion

Mikrostrukturmerkmale

Abbildung 1 zeigt die SEM-Morphologien von CL-20, der Mischung aus rGO und CNT und CL-20-basierten Kompositen. Wie wir sehen können, waren die meisten CL-20-Rohpartikel spindelförmig mit einer Partikelgröße von etwa 300 μm (Abb. 2a), und nach der Kugelmahlung war die CL-20-Partikelgröße erheblich reduziert, nur etwa 200 nm (Abb. 2b). . Wie in Abb. 2c gezeigt, betrug die durchschnittliche Größe von rGO mit fünf Schichten 2 μm, und CNT haftete an rGO und bildete eine komplexe Struktur, wobei CNT benachbartes rGO überbrückte. Nach der Beschichtung mit kohlenstoffbasierten Nanomaterialien wurde beobachtet, dass CNT in den Verbundwerkstoffen agglomeriert (Abb. 2d, e), was die Leistung der hohen Wärmeleitfähigkeit stark beeinträchtigt. Und wie in Abb. 2f gezeigt, wurden CNT und rGO in den mit der Mischung aus CNT und rGO beschichteten Proben nicht nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass beide gleichmäßig verteilt waren und dies auch an der geringen Menge liegen könnte.

SEM-Morphologien von CL-20, der Mischung aus rGO und CNT und CL-20-basierten Kompositen:a rohes CL-20; b gefräster CL-20; c rGO + CNT; d , e CL-20/CNT; und f CL-20/rGO + CNT

Wie in Abb. 3 gezeigt, gibt es charakteristische Peaks bei 2θ . = 12.59 ^o , 13,82 ^o , 30.29 ^o , das dem Standardmuster der ε-Form entspricht, was darauf hinweist, dass das erworbene rohe CL-20 die ε-Form ist [6, 19]. Und die Position der Beugungspeaks der beschichteten Proben ist im Wesentlichen die gleiche wie die Positionen des rohen CL-20, was darauf hindeutet, dass die Proben nach der Beschichtung immer noch die ε-Form beibehielten [18]. Bei gleichem Beugungswinkel entsprechen die beschichteten Proben jedoch der Intensität der Beugungspeaks sind deutlich schwächer als die des Rohmaterials, und die Beugungspeaks sind teilweise verbreitert, was hauptsächlich auf den Einfluss der Partikelgröße des Beschichtungsmaterialien.

Röntgenbeugungsmuster von Proben

Thermische Analyse

DSC wird verwendet, um die thermische Zersetzungsleistung der Proben zu testen. In Abb. 4 sind die DSC-Kurven der Proben mit einer Heizrate von 5 °C/min dargestellt. Der exotherme Peak von CL-20 erreichte den Peakpunkt bei 242 °C und fiel dann stark ab, was mit der thermischen Zersetzung von Sprengstoffen übereinstimmt [20]. Die thermische Zersetzung der beschichteten Proben ist auch aus Abb. 4 ersichtlich, und der Trend ähnelt ungefähr dem des Rohmaterials und der Differenz der maximalen Zersetzungstemperaturen zwischen den Proben, die mit der Mischung aus rGO und CNT und rohem CL-20 . beschichtet wurden liegt nahe 2 °C, was darauf hindeutet, dass ihre Kompatibilitätswirkung anderen überlegen ist [21], und die Gründe für die schlechte Kompatibilität mit anderen werden hauptsächlich durch Agglomeration oder VDW-Kräfte beeinflusst. Bei der gleichen Heizrate liegen die Zersetzungspeaks der beschichteten Proben jedoch früher als die des Rohmaterials, was darauf hinweist, dass die thermische Zersetzungsreaktion des Verbundstoffs fortgeschritten war, rGO und CNT können die Zersetzung von CL-20 katalysieren. Es kann auch die Zersetzung explosiver Moleküle einfacher und aktiver machen und auch die maximale Zersetzungsspitzentemperatur verringern. Außerdem reduzierte die Zugabe von CNT die Explosionsenthalpie signifikant von – 2384,95 auf – 779,82 J/g, was in praktischen Anwendungen zu einer Schwächung der Energieeffizienz von Explosivstoffen (Explosionswärme und Explosionstemperatur) führen könnte. Daher gleicht die Verwendung von rGO, das eine bessere thermische Stabilität aufweist, die Zersetzungsenthalpie der Mischung aus und stabilisiert sie bei − 1897,80 J/g [6]. Außerdem sollte der CNT-Gehalt im Sprengsystem streng kontrolliert werden.

DSC-Kurven von Proben

Sensitivitätsanalyse

Unter normalen Umständen spiegelt die besondere Höhe die Empfindlichkeit von Sprengstoffen wider, je höher die besondere Höhe, desto unempfindlicher gegenüber Sprengstoffen und desto höher die Sicherheit. Wie in Abb. 5 gezeigt, ist die Sonderhöhe (H₅₀ ) von rohem CL-20 beträgt 17,3 cm. Die spezielle Höhe von Probe 2, Probe 3 und Probe 4 änderte sich von 17,3 auf 65,8, 50,3 und 68,7 cm; die Schlagempfindlichkeit wurde deutlich reduziert. Dies liegt vor allem daran, dass rGO und CNT einerseits unter Einwirkung eines Bindemittels einen dichten Schutzfilm auf der Oberfläche des CL-20 bilden, um die Oberfläche zu passivieren und kaum den „Hot Spot“ unter der Außenseite zu bilden mechanische Stimulation. Auf der anderen Seite ist es aufgrund der hervorragenden thermischen Eigenschaften von rGO und CNT, insbesondere ihrer Mischung, von Vorteil, gleichmäßig zu erhitzen [18, 22] und die Aufprallempfindlichkeit des gesamten Sprengsystems zu reduzieren.

Schlagempfindlichkeit von Proben

Darüber hinaus ist die Menge der Akkumulation statischer Elektrizität ein wichtiger Parameter zur Bewertung der elektrostatischen Eigenschaften von energetischen Materialien und der Sicherheit in der elektrostatischen Umgebung. Die Akkumulationsmenge statischer Elektrizität von Roh-CL-20 und den beschichteten Proben ist in Fig. 6 gezeigt. Die Akkumulation statischer Elektrizität der beschichteten Proben war signifikant geringer als die des Rohmaterials, hauptsächlich weil der CL-20-Kristall durch die . gebunden war Binde- und Beschichtungsmaterialien zu größeren Partikeln, wodurch die Reibung im Kontaktbereich reduziert und damit die Reibungsakkumulation reduziert wird [23, 24]. Darüber hinaus wird die elektrostatische Ansammlung von mit rGO und CNT-Gemisch beschichtetem CL-20 hauptsächlich durch das CNT beeinflusst [25].

Statische Aufladung von Proben

Wärmeleitfähigkeitsanalyse

Die Wärmeleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit aller Proben sind in Tabelle 1 aufgeführt. Es kann festgestellt werden, dass die Wärmeleitfähigkeit von rohem CL-20 bei 25 °C nur 0,143 W/m K betrug. Nach der Beschichtung mit 1 Gew.-% Kohlenstoff-Nanomaterialien , die Wärmeleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit wurden signifikant erhöht, von denen die mit der Mischung aus CNT und rGO beschichteten Proben die höchste Wärmeleitfähigkeit von 0,64 W/m K aufwiesen und das 4,5-fache der rohen CL-20 beträgt. Dies liegt hauptsächlich daran, dass sowohl rGO als auch CNT eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen und ihre Verwendung von Sprengstoffen die Wärmeleitfähigkeit von Sprengstoffmolekülen erheblich verbessern kann. Darüber hinaus kann laut Literatur nur eine sehr geringe Menge an Kohlenstoff-Nanomaterialien (rGO oder CNT) zu den Sprengstoffen zugesetzt werden, um eine signifikante Verbesserung der effektiven Wärmeleitfähigkeit zu erreichen [7]. Um den besten Effekt zu erzielen, wurde daher in diesem Experiment nur 1 Gew.-% Beschichtungsmaterial zugegeben.

Gemäß der oben erwähnten thermischen Analyse ist ersichtlich, dass die Mischung aus rGO und CNT zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von CL-20 wirksamer war als die Verwendung von rGO oder CNT allein. Um den Einfluss von kohlenstoffbasierten Materialien auf die Wärmeleitfähigkeit von CL-20 besser zu untersuchen, zeichnen Sie einfach das obige Mechanismusbild. Wie in Abb. 7 gezeigt (die flaschengrüne Kugel repräsentiert CL-20-Partikel, das graue Rechteck repräsentiert zweidimensionales rGO, die schwarze Linie repräsentiert CNT, die rote Linie repräsentiert den Wärmeleitungspfad und das Leerzeichen repräsentiert Estane), rGO und CNT haben einen synergistischen Effekt auf die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von CL-20. Einerseits überbrückte CNT die benachbarten rGO- und CL-20-Sprengstoffpartikel, und CNT spielte die Rolle der Überbrückung, die von der besseren Flexibilität von CNT profitieren [26]. Darüber hinaus kann eindimensionales CNT zusätzliche Kanäle für den Wärmefluss der Polymermatrix bereitstellen. Andererseits kann die Verwendung der zweidimensionalen Graphen-Flake-Struktur mehr Verbindungspunkte zu CNT schaffen, was auf die hohe spezifische Oberfläche von rGO zurückzuführen ist [27]. Da die Wechselwirkung zwischen rGO und CNT mehr Wärmeleitungspfade erzeugt und mehr Pfade für die Phononenübertragung bereitstellt, bildet sich so eine dreidimensionale Netzwerkstruktur der Wärmeleitung. Aufgrund der hohen spezifischen Oberfläche von rGO und CNT ist es außerdem von Vorteil, die Kontaktfläche zwischen den Beschichtungsmaterialien und der Sprengstoffmatrix zu erhöhen und den Wärmewiderstand zwischen den Schichten zu verringern. Außerdem hat rGO eine ähnliche chemische Struktur wie CNT, so dass ihr thermischer Grenzflächenwiderstand signifikant reduziert werden kann [28], wodurch die Wärmeübertragungseffizienz des gesamten Systems verbessert wird. Während beim CL-20, das rGO bzw. CNT als wärmeleitende Füllstoffe verwendet, beide eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, können die Grenzflächengrenze und die Defektstreuung von CNT den Wärmewiderstand zwischen den Schichten erhöhen und der VDW zwischen den rGO erhöht auch den Wärmewiderstand und verringert dadurch die Gesamtwärmeübertragungseffizienz.

Schematische Darstellung der Wärmeübertragung von CL-20/rGO + CNT

Wie wir alle wissen, unterliegen in Sprengladungen winzige Poren oder Hohlräume einer adiabatischen Kompression, die zu einem schnellen Temperaturanstieg in den Poren führt. Wenn die Temperatur die kritische Temperatur überschreitet, wird ein „Hot Spot“ gebildet, der nahe gelegene explosive Partikel erhitzt und sie zersetzt, um mehr Hitze freizusetzen, um eine Explosion zu verursachen [29]. Um die Entstehung von „Hot-Spots“ zu reduzieren, ist es notwendig, die Hot-Spot-Temperatur und den Wärmegehalt zu kontrollieren, während die hohe Wärmeleitfähigkeit der Füllmaterialien die „Hot-Spot“-Temperatur und den Wärmeinhalt effektiv reduzieren kann. Aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit und weichen Eigenschaften werden dem CL-20 rGO und CNT als Füllstoffe zugesetzt, die nicht nur eine dünne Beschichtung auf der Oberfläche des Sprengstoffs bilden können, die Hohlräume ergänzen und die Reibung zwischen den Partikeln schwächen , sondern helfen auch, dass sich die Partikel gleichmäßig erhitzen und sich schnell verteilen, um den Wärmegehalt zu reduzieren. Insbesondere in ihrer Mischung können sie ein dreidimensionales thermisches Netzwerk bilden, um die Wärmeübertragung effizienter zu verbessern, genau wie oben beschrieben. Wenn der „Hot Spot“ abnimmt, werden die Sprengstoffpartikel gleichmäßig erhitzt und durch äußere Reize nicht leicht beeinflusst, wodurch die Aufprallempfindlichkeit des Sprengsystems verringert und die Stabilität des Sprengstoffs gewährleistet wird. Daher ist es wichtig, die Wärmeleitfähigkeit des gesamten Systems zu verbessern, um die Empfindlichkeit zu verringern.

Darüber hinaus haben wir in dieser Studie eine lineare Anpassung der Wärmeleitfähigkeit und der speziellen Höhe der beschichteten Proben durchgeführt. Wie in Abb. 8 gezeigt, war die Beziehung zwischen ihnen positiv korreliert. Mit zunehmender Wärmeleitfähigkeit der Probe verbesserte sich die besondere Höhe allmählich, was darauf hindeutet, dass die Empfindlichkeit des Sprengsystems deutlich reduziert wurde. Das Ergebnis zeigte, dass die Wärmeleitfähigkeit des Systems einen wichtigen Einfluss auf die Schlagempfindlichkeit von Cl-20 hatte. Außerdem haben wir die empirische Formel (Gl. (2)):

Beziehungsdiagramm zwischen Wärmeleitfähigkeit und Sonderhöhe

wo x und y sind die Wärmeleitfähigkeit [W/(m·K)] bzw. die Stoßempfindlichkeit (cm). Wie wir sehen, zeigten Wärmeleitfähigkeit und Empfindlichkeit einen deutlich positiven Zusammenhang, was auch bedeutet, dass mit steigender Wärmeleitfähigkeit die Empfindlichkeit des Sprengstoffs deutlich reduziert werden kann. Es beweist auch, dass die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des Sprengstoffsystems durch Zugabe von Kohlenstoff-Nanomaterialien als wärmeleitende Füllstoffe dazu beigetragen hat, die mechanische Empfindlichkeit von Sprengstoffen zu reduzieren.

Detonationsleistungen

Die theoretischen Detonationsleistungen (berechnet durch das EXPLO5-Programm) und die tatsächliche Detonationsgeschwindigkeit für die rohen CL-20- und beschichteten Proben sind in Tabelle 2 aufgeführt (Theoretische Detonationsleistungen von Probe 3 und Probe 4 verwendeten beide die theoretischen Detonationsgeschwindigkeiten von Probe 1. Und da die tatsächliche Detonationsgeschwindigkeit des Rohmaterials nicht gemessen werden kann, wird der theoretische Wert zum Vergleich herangezogen). Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, dass die tatsächliche Detonationsgeschwindigkeit der Proben im Allgemeinen niedriger war als der theoretische Wert, der von der Umgebungstemperatur, dem explosiven Gemisch, dem Prüfgerät und anderen objektiven Faktoren beeinflusst werden kann [30, 31] . Und wie wir sehen, verringerte sich die Detonationsgeschwindigkeit von Probe 3 um 200 m/s als bei anderen beschichteten Proben, was darauf hindeutet, dass CNT einen signifikanten Einfluss auf die Detonationsleistung hatte, was mit den Schlussfolgerungen der thermischen Analyse übereinstimmt. Aber die Leistung von Probe 4 änderte sich wenig, was darauf hindeutet, dass die verschiedenen kohlenstoffbeschichteten Materialien, die in Verbindung verwendet wurden, wenig Einfluss auf die Detonationsgeschwindigkeit der Proben haben. Obwohl die Detonationsgeschwindigkeit geringer ist als die der CL-20-Rohstoffe, weist das Gesamtsystem dennoch eine wunderbare Energieeigenschaft auf.

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend haben CL-20-basierte Verbundwerkstoffe mit rGO und CNT dazu beigetragen, die Wärmeleitfähigkeit des Sprengsystems zu erhöhen. Die angepasste Formel und Kurve bewies, dass die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit einen großen Einfluss auf die Empfindlichkeit des Sprengstoffsystems hat und die Schlagempfindlichkeit der beschichteten Proben durch die Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit effektiv reduziert wurde. Außerdem hatte die Zugabe von Kohlenstoffmaterialien nur geringen Einfluss auf die Energie des Sprengsystems. Schließlich gibt es noch einige Mängel in dieser Studie, wie zum Beispiel, dass der Einfluss unterschiedlicher Verhältnisse von rGO und CNT auf die experimentellen Ergebnisse nicht berücksichtigt wurde, daher wird dieser Teil in der folgenden Arbeit weiter untersucht.

Abkürzungen

CFK:

Kohlefaserverstärkter Kunststoff

CL-20:

2,4,6,8,10,12-Hexanitro-2,4,6,8,10,12-Hexaazaisowurtzitan

CNT:

Kohlenstoff-Nanoröhrchen

DSC:

Differenzkalorimeter

BSP:

Graphen-Nanoplättchen

H₅₀ :

Sonderhöhe

HMX:

1,3,5,7-Teranitro-1,3,5,7-tetrazocin

PBX:

Polymergebundener Sprengstoff

RDX:

Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin

rGO:

Graphen

SEM:

Rasterelektronische Mikroskopie

SWNT:

Einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen

VDW:

Die Kraft von van der Waals

XRD:

Röntgenbeugung