
隨著“綠色炸藥”這一概念的出現以及武裝彈藥戰斗部對于損傷威力的進一步需求,對于新型含能材料的研究越來越廣泛,因此具有高能高熱的反應性材料出現在了廣大相關研究人員的報道中。反應性材料作為一種新型含能材料,是由兩種或者多種組分結合而成的復合材料,一般情況下比較鈍感,在正常溫度下復合材料內部的組分之間不會發生反應。但是當受到的外界沖擊作用大于其反應閾值的時候,反應性材料組分之間就能夠快速發生反應,并釋放出大量的熱量,產生顯著的后效作用,從而對目標產生毀傷作用。
對含能材料來說,傳統的成型方式主要有壓鑄法、壓伸法和澆鑄法三種。壓鑄法是通過水/油壓機提供的一定壓力,將一定質量的藥料壓制在模具中,一般情況下多用于中、小型藥柱的成型制造。壓伸法是將整個壓制過程分為兩步,首先在高溫高壓的環境下,使用壓延機將原材料制作成半成品;然后進行二次壓制,在壓伸機和模具的壓延成型下加工成不同尺寸與形狀的成品。澆鑄法是采用模具澆注的方式制備含能材料藥柱,使用的含能材料顆粒直接影響了澆鑄藥柱的質量,所以對含能材料顆粒的幾何形狀與質量要求比較高。
傳統的成型技術在對含能材料進行成型制造的時候,都會對其產生一定的沖擊力,存在著一定的安全隱患。另外隨著科學技術的發展,火工系統都在向著微型化、集成化、智能化的方向發展,傳統的裝藥成型技術由于安全隱患的存在已經不能完美適應高能量、高感度的火工藥劑的裝藥成型工作要求,因此對于裝藥技術的改革工作迫在眉睫。
3D打印技術包含了數字化設計、制造、管理和集成,可以實現設計、制造、成型一體化完成,能夠有效縮短產品的研制時間,節約研發成本。基于以上特點,3D打印技術是一種非常適合于含能材料領域成型制造的技術,能夠有效提升產品的精密度,實現傳統裝藥技難以實現的復雜結構等。
近年來,將3D打印技術應用到含能材料領域的相關研究已經在國內外大量開展,主要包括3D打印的技術參數、含能材料油墨配制兩個方面。通過對含能材料自身的性能表現與經過3D打印之后的性能表現之間的對比,體現出3D打印技術在含能材料制造方面的優勢,能夠實現無模具化成型,解決傳統成型工藝對于復雜結構、異形藥柱等適應性差的缺陷,能夠適應多種含能材料藥型。此外,結合反應性材料自身的優勢與3D打印技術的高效率等優點,3D打印反應性材料將為多層、異形、微型藥柱等的制造提供全新的模式和途徑,從而更好地應用到國防工業建設和全民經濟建設當中。
反應性材料(“Reactive Materials”)通常是指由兩種或多種非炸藥類固體物質(燃料與氧化劑)所組成的亞穩態復合材料,具有密度較大、活性較高、感度低的特點。在機械沖擊力高于其反應閾值的時候,可以被引發發生劇烈的化學反應(氧化還原反應)而釋放出巨大能量,其中主要以熱能為主;對于部分反應性材料來說,沖擊力也是一種作用方式。經過多年研究,金屬間化合物、鋁熱劑、亞穩態分子間復合物、金屬與聚合物的混合材料、金屬氫化物等可以被歸納為反應性材料。