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含能材料噴墨打?。盒逻M(jìn)展與多樣化應(yīng)用

來(lái)源:杰呈3D打印 發(fā)布時(shí)間:2025-09-17 09:45:51 瀏覽次數(shù):0
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A Ihnen等人利用噴墨打印技術(shù)得到了最大分辨率約為20μm的混有納米R(shí)DX的含能材料油墨圖案,但是在打印過(guò)程中容易出現(xiàn)堵塞針頭的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)使用的含能墨水以納米黑索今(RDX)作為主要材料,乙酸乙酯纖維素和聚乙酸乙酯作為粘結(jié)劑體系。為了解決噴墨打印機(jī)在打印過(guò)程中針頭堵塞的問(wèn)題,他們?cè)谥暗难芯炕A(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了一種以二甲基甲酰胺(DMF)作為有機(jī)溶劑、醋酸纖維素丁酸酯(CAB)為粘結(jié)劑的RDX全液墨水,并順利的進(jìn)行了噴墨打印。

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王晶禹等人使用噴墨打印的方法對(duì)CL-20炸藥和硝化棉制備的復(fù)合墨水進(jìn)行沉積打印,最終結(jié)果顯示,復(fù)合材料經(jīng)過(guò)噴墨打印技術(shù)可以獲得2.4μm的單層厚度,并且密度可以達(dá)到理論密度的86%,在撞擊安全性方面,通過(guò)噴墨沉積獲得的復(fù)合材料很好的改善了這方面性能,具有0.4 mm的爆轟臨界厚度,但是在整個(gè)過(guò)程中無(wú)法控制CL-20晶型在墨水制備過(guò)程中發(fā)生的轉(zhuǎn)變。

猛炸藥RDX和CL-20以外,鋁熱劑也成為了噴墨打印的一種含能材料,研究人員對(duì)打印的鋁熱劑性能進(jìn)行了研究和對(duì)比。A S Tappan等人對(duì)Al/MoO3和Al/Bi2O3復(fù)合材料進(jìn)行了噴墨印刷,這兩種復(fù)合材料都是亞微米級(jí)別。噴墨印刷厚度達(dá)到350μm,且在點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)尺寸效應(yīng)對(duì)燃燒速度的影響。A K Murray等人進(jìn)行了雙組分納米鋁熱劑的反應(yīng)噴墨印刷,以克服噴墨打印機(jī)與材料不相容的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)當(dāng)中,主要采用雙噴嘴打印機(jī)分別打印Al油墨和CuO油墨,將其燃燒性能與CuO/Al混合油墨打印結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)反應(yīng)噴墨打印具有更佳的反應(yīng)性能。后來(lái)在2018年的時(shí)候利用壓電噴墨打印技術(shù)對(duì)鋁熱劑含能材料進(jìn)行了選擇性沉積實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)中采用三種類型的打印機(jī)進(jìn)行了對(duì)比,最終顯示壓電噴墨打印是一種比熱噴墨頭更安全更可靠的打印技術(shù)。

錢力等人制備了以核殼結(jié)構(gòu)為主的含能墨水,此核殼結(jié)構(gòu)以Al微米球?yàn)楹?、Cu2(NO3)(OH)3為殼體。含能墨水中使用乙酸乙酯作為溶劑,并通過(guò)改變乙酸乙酯的含量來(lái)調(diào)節(jié)墨水的黏度。實(shí)驗(yàn)證實(shí)當(dāng)乙酸丁酯用量為2.5 mL時(shí)墨水粘度適中,適合噴墨打印技術(shù)。使用同一種尺寸的針頭進(jìn)行噴墨打印時(shí),當(dāng)乙酸丁酯含量越多,含能墨水的粘度就會(huì)越低,相反地流動(dòng)性就會(huì)增強(qiáng),因此噴墨打印得到的線條就會(huì)有比較大的寬度。

對(duì)于不同的打印對(duì)象,在打印條件上也會(huì)有差異。對(duì)于噴墨打印來(lái)說(shuō),打印頻率和基板溫度是影響打印效果最明顯的兩個(gè)因素,因此ZhangRR等人此進(jìn)行了相關(guān)研究。研究發(fā)現(xiàn),在打印頻率為6 Hz時(shí),隨著基片溫度的增加,含能材料的粒度會(huì)減小,當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí),打印出來(lái)的含能材料具有2μm的粒徑,并且分布均勻。在基片溫度為60℃時(shí),在打印頻率為2 Hz時(shí),含能材料粒子出現(xiàn)了團(tuán)聚現(xiàn)象;當(dāng)打印頻率為在4 Hz和6 Hz時(shí),含能材料粒子沿一定的方向生長(zhǎng),形成條狀;當(dāng)打印頻率為10 Hz時(shí),含能材料粒子在一定方向上生長(zhǎng)受到抑制,此時(shí)粒徑為1~2μm。

反應(yīng)性材料作為一種新型含能材料,成為了國(guó)防工業(yè)以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)中重要的材料。其具有密度大、活性高、感度低的特點(diǎn),在機(jī)械沖擊作用下才能被引發(fā)反應(yīng)而釋放出能量。目前多用于反應(yīng)性破片、含能藥型罩和爆炸成型彈丸等,來(lái)提升武器系統(tǒng)戰(zhàn)斗部的毀傷效果。其中鋁熱劑和金屬/含氟聚合物由于配方靈活等優(yōu)點(diǎn)被國(guó)內(nèi)外研究人員認(rèn)可,極具希望應(yīng)用在武器戰(zhàn)斗部中。已有的研究結(jié)果也表明了鋁熱劑和金屬/含氟聚合物的各方面性能(能量輸出、力學(xué)性能、沖擊特性等)的優(yōu)越性,為反應(yīng)性材料的應(yīng)用提供了保障。

此外,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)于在生產(chǎn)制造過(guò)程中的安全意識(shí)也正在加強(qiáng),傳統(tǒng)的裝藥方式由于效率低、安全性差等缺點(diǎn),已經(jīng)不能夠完全滿足對(duì)含能材料的生產(chǎn)制造,所以3D打印技術(shù)的出現(xiàn)剛好能夠解決裝藥方式方法的問(wèn)題。


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