微纳结构球形LLM-105的短脉冲起爆性能优化及其在雷管中的应用研究

为解决LLM-105长期储存易团聚及雷管起爆可靠性不足的问题，研究人员通过油包油乳液法制备了具有微纳结构的球形LLM-105晶体。结果表明，该材料热分解峰温提升6°C，活化能降低17.681 kJ·mol?1 ，特性落高(H50 )增加14.6 cm，且雷管起爆电压和电流显著降低，为新一代高能低感度起爆药设计提供了新思路。

　　

研究背景与意义

在先进常规武器战斗部中，雷管作为起爆核心部件，其输出能量与安全性直接决定武器系统的可靠性。而作为雷管中最薄弱环节的起爆药（Primary explosive），其性能尤为关键。2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物（LLM-105）作为一种新型高能低感度炸药，能量约为HMX的85%且冲击感度与TATB相当，被视为下一代雷管起爆药的理想候选。然而，LLM-105存在飞片起爆困难、超细颗粒易团聚导致起爆可靠性下降等问题，严重限制了其实际应用。

研究方法与技术路线

中国工程物理研究院化工材料研究所团队采用油包油乳液法，以DMSO为溶剂、环己烷为非溶剂，通过调控乳化条件成功制备了具有微纳结构的球形LLM-105。研究系统评估了材料的表面形貌（SEM）、晶体结构（XRD）、热分解性能（DSC）、安全性能（特性落高H₅₀
测试）及短脉冲起爆性能（雷管起爆电压/电流测试）。关键技术包括乳液稳定性优化、溶剂扩散控制结晶及微纳结构表征。

研究结果

1. 材料表征
球形LLM-105中值粒径（D₅₀
）为36.2 μm，表面呈现致密孔隙与纳米棒状结构，XRD证实其晶体结构与原料一致。比表面积显著增加，为热分解性能提升奠定基础。

2. 热分解性能
DSC显示球形LLM-105热分解峰温较原料提高约6°C，但活化能降低17.681 kJ·mol^?1
，表明其对热刺激的敏感性增强。

3. 安全性能
特性落高(H₅₀
)增加14.6 cm，机械感度降低；同时雷管起爆电压和电流阈值下降，证明其兼具低机械感度与高起爆敏感性的独特优势。

结论与展望

该研究通过微纳结构调控实现了LLM-105起爆性能的突破：球形结构既解决了超细颗粒团聚问题，又通过增加比表面积和热传导效率提升了起爆可靠性。其创新性体现在：

1. 首次将油包油乳液法应用于LLM-105形貌控制，工艺安全且成本低廉；
2. 揭示了微纳孔隙结构与起爆敏感性的构效关系；
3. 为高能低感度起爆药设计提供了普适性策略。

论文发表于《Materials Today Communications》，研究团队指出该材料在微型化武器系统和太空推进剂领域具有应用潜力，后续将重点优化规模化制备工艺及长期储存稳定性。