TKX-50基聚合物粘结炸药的导热增强与机械感度调控：AgNWs-石墨烯协同效应研究

为解决高能化合物TKX-50机械感度过高（撞击感度5 J，摩擦感度128 N）及热传导性能不足的问题，研究人员通过引入一维银纳米线（AgNWs）和二维石墨烯协同改性聚合物粘结炸药（PBX），显著提升其热导率（最高44.44%）并降低机械感度（撞击感度降低120%）。该研究揭示了热导率与感度的非线性关联，为高能材料配方设计提供了关键阈值指导，成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》。

　　

高能材料领域长期面临性能与安全性的平衡难题。作为新型离子型含能化合物，5,5′-双四唑-1,1′-二醇盐（TKX-50）虽具备优异爆轰性能（爆速9037 m?s^?1，爆容847 L?kg^?1），但其针状晶体结构导致与聚合物粘结剂界面结合差，且热导率低下（无法有效耗散机械刺激产生的热积累），使其机械感度与HMX相当，严重制约实际应用。传统单一组分改性策略难以同时解决热传导与界面适配问题，亟需开发多维协同改性方法。

甘肃银光化学工业集团有限公司联合研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表研究，创新性采用"内-外"双路径添加策略，将一维银纳米线（AgNWs）与二维石墨烯复合引入TKX-50基聚合物粘结炸药（PBX）。通过扫描电镜（SEM）表征涂层形貌、热导率测试仪和机械感度测定仪评估性能，系统探究了多维导热网络构建对材料安全性能的影响规律。

SEM形貌分析
原始TKX-50呈光滑棒状晶体（图2a），经聚乙烯醇缩丁醛（PVB）包覆后表面粗糙度增加（图2b）。对比内部添加石墨烯（PBX@A）与外部负载（PBX@B）发现，后者石墨烯分散更均匀（图2c-d），而银纳米线-石墨烯共混体系（PBX@AgNWs-Graphene）形成三维互穿导热网络（图2e），为性能提升奠定结构基础。

热导率与机械感度关联性
协同改性使PBX@AgNWs-Graphene热导率提升44.44%，撞击感度降低120%，摩擦感度降低153.13%。研究首次发现热导率与感度改善呈阶段性关联：低热导区间（<0.35 W?m^?1?K^?1）提升显著降低感度，但超过阈值后增效减弱。这表明存在导热填料最佳添加量（1 wt%），过量添加不仅无法进一步改善安全性，还可能损害爆轰性能。

结论与意义
该研究通过多维材料协同策略，突破性实现TKX-50 PBX导热-感度协同调控。Liqian Song团队提出的"AgNWs轴向导热+石墨烯面内传热"模型，为高能材料配方设计提供新思路：①证实1D/2D复合材料可构建高效三维导热网络；②确立热导率0.35 W?m^?1?K^?1为感度改善临界点；③揭示过量填料会引发能量密度损失。这些发现对含能材料运输存储安全具有重要实践价值，尤其为导弹推进剂等军民应用场景提供理论支撑。