《Powder Technology》：Continuous droplet processing enables wide-range size control of HNS/ACM composite microspheres and size-dependent compaction, safety, and energy release
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•连续滴液加工可实现HNS/ACM微球粒径的宽范围调控。•较小微球具有更高的松装堆积密度，从而提高压实强度。•HNS/ACM微球的冲击敏感性和摩擦敏感性显著降低。•粒径调控可调节点火响应和能量释放行为。引言2,2′,4,4′,6,6′-六硝基联苯（HNS）是一种代表性耐热含能
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连续滴液加工可实现HNS/ACM微球粒径的宽范围调控。
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较小微球具有更高的松装堆积密度，从而提高压实强度。
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HNS/ACM微球的冲击敏感性和摩擦敏感性显著降低。
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粒径调控可调节点火响应和能量释放行为。
引言
2,2′,4,4′,6,6′-六硝基联苯（HNS）是一种代表性耐热含能材料，具有高热稳定性、低机械敏感性和优异长期储存稳定性[1]、[2]、[3]。因此，HNS被广泛应用于耐热炸药装药[4]、[5]、烟火器件[6]、[7]以及微型化高可靠性点火系统[8]、[9]中。HNS基装药的性能不仅取决于分子和晶体结构，还取决于颗粒尺度结构，后者影响加工性能和服役性能[10]、[11]。在装药制造过程中，粉末依次经历流动、填充和压实。因此，颗粒形貌、粒径分布和堆积状态强烈影响装药均匀性、压实装药的结构完整性、机械安全性以及后续的能量释放行为[12]、[13]、[14]。
因此，调控HNS的形貌、复合结构和粒径是提高其装药适用性的有效策略。与不规则晶体相比，球形颗粒通常表现出更低的颗粒间摩擦和更大的滚动能力，从而改善粉末流动性和填充均匀性[15]、[16]。球形颗粒的圆润形貌还可能缓解与尖锐边缘相关的局部应力集中，从而增强压实过程中的结构稳定性[17]、[18]。引入柔性组分[19]、[20]、[21]或粘合相[22]、[23]、[24]可进一步修饰颗粒表面和颗粒间接触，从而改善压实完整性并缓解机械载荷下的局部应力集中。此外，粒径和粒径分布影响比表面积、孔隙填充能力和传热路径，导致粉末在流动、堆积、压实和能量释放过程中呈现尺寸依赖性行为。
微流控加工[25]、[26]、[27]、[28]、乳化[29]、[30]、[31]、[32]和喷雾干燥[33]、[34]、[35]已被用于制备具有可控形貌、粒径分布和复合结构的球形或功能化含能颗粒。例如，滴液微流控可制备具有高球形度且综合性能增强的HNS微球。HNS/DAAF[36]和HNS/n-Al[37]复合材料，以及多孔HNS微球[38]、[39]，也已被开发用于调控热稳定性、安全性和燃烧行为。这些研究表明，微球工程和复合改性可以改善HNS颗粒的特定性能[40]、[41]。然而，现有的含能复合微球研究主要集中于特定的粒径范围[42]、特定的复合结构[43]或单一性能指标[44]。对不同尺寸样品在粉末流动、堆积、压实、压装药承载性能以及点火–燃烧响应方面的系统比较仍然有限。因此，需要一种粒径范围宽可调的HNS基复合微球体系。系统地阐明粒径、粒径分布、堆积结构与装药相关性能之间的关系，将有助于阐明颗粒尺度结构如何影响装药性能。
本研究采用连续滴液工艺制备了中位粒径（D50）范围为29.29至851.52 μm的HNS/ACM复合微球。通过改变搅拌速度、分散相进料速率以及连续相和分散相浓度来控制粒径。系统研究了粒径对粉末流动和堆积、压装压实件压缩性能、机械敏感性、热分解以及点火–燃烧行为的影响。基于颗粒间相互作用、孔隙填充能力和传热路径对观察到的尺寸依赖趋势进行了解释。这些发现为HNS基含能复合微球的连续制备、粒径控制和性能导向设计提供了基础。
章节摘要
材料
纳米HNS由中国北方大学内部合成。丙烯酸酯橡胶（ACM）购自四川青龙丙烯酸酯橡胶有限公司；聚乙烯醇（PVA）购自青岛优索尔化学科技有限公司；分析纯Tween 80和二氯甲烷（DCM）购自上海麦克林生化科技有限公司。去离子水由实验室制备。
连续滴液加工设备及微球制备
为实现HNS/ACM复合微球在宽粒径范围内的可调制备
微球形貌
如图2所示，采用连续滴液加工设备制备的HNS/ACM复合微球表现出总体规则的球形形貌，颗粒轮廓清晰，无明显塌陷、开裂或严重团聚。尽管在不同条件下制备的样品粒径差异显著，但球形形貌整体保持良好。这些观察结果表明，该设备实现了液滴的稳定集成
结论
通过连续滴液工艺制备了中位粒径范围为29.29至851.52 μm的HNS/ACM复合微球，产率高达98.01%–99.72%，且未检测到HNS晶体结构或分子结构的变化。粒径对粉末和压实件性能产生了显著差异：较大微球表现出更好的流动性，而较小微球及其相应的粒径分布促进了更致密的松装堆积和
CRediT作者贡献声明
石少超：撰写—初稿，项目管理，形式分析，数据管理，概念构思。丰辰赫：调查研究，数据管理。张世敏：可视化，方法学。李文庆：调查研究，数据管理。高雷：形式分析，数据管理。王捷超：指导，调查研究。闫小红：方法学，形式分析。叶宝云：撰写—审阅与编辑，验证。王金玉：撰写—审阅与编辑，指导。安崇威：撰写—
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所报道的工作。
石少超|丰辰赫|张世敏|李文庆|高雷|王捷超|闫小红|叶宝云|王金玉|安崇威
