《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》：Spherical CL-20@TATB Composite Constructed by Pickering Emulsion Self-Assembly and Performance Regulation
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摘要六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）具有高能量，但存在机械感度高的问题，而传统钝感化方法往往导致能量损失和组分分布不均。本研究采用 Pickering 乳液诱导的分子自组装方法，通过无粘结剂界面组装制备了均匀的空心球形 CL-20@TATB 复合颗粒，实现了 CL-20 与
摘要
六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）具有高能量，但存在机械感度高的问题，而传统钝感化方法往往导致能量损失和组分分布不均。本研究采用 Pickering 乳液诱导的分子自组装方法，通过无粘结剂界面组装制备了均匀的空心球形 CL-20@TATB 复合颗粒，实现了 CL-20 与 1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯（TATB）的协同集成。DFT 计算和 IGMH 分析表明，两种组分之间存在稳定的非共价相互作用，为复合颗粒的界面组装提供了分子尺度依据。在组装过程中，CL-20 和 TATB 的晶体结构和特征官能团基本保持不变。与纯 CL-20 相比，复合颗粒的冲击感度 H50 从 13 cm 提高到 47 cm，同时保持了良好的分散性和含能特性。球形结构以及 CL-20 和 TATB 之间的界面相互作用可以优化颗粒接触和机械载荷传递，这可能减少机械刺激下的局部应力集中，从而提高 CL-20 的机械安全性。本文提出了一种无粘结剂高能材料的新型结构设计方法，为了解决钝感化过程中粘结剂引起的低能量密度和组分分布不均问题提供了一种途径。
引言
现代武器系统对含能材料的能量输出、装填密度和安全性提出了更高要求。然而，高能量密度和低机械感度之间通常存在显著权衡。因此，如何在保持优异能量特性的同时降低机械感度，是高能含能材料进一步应用的关键问题。六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）具有笼状含氮结构和高理论密度，表现出优异的能量输出和爆轰性能，被认为是最具前景的高能含能材料之一。然而，其高分子应变、晶体缺陷和不规则颗粒形貌使其在冲击和摩擦等机械刺激下容易局部能量集中，导致机械感度高。因此，在尽可能保持 CL-20 高能特性的同时实现有效钝感化是其实际应用的当务之急。
多组分复合材料为平衡含能材料的能量和安全性性能提供了一种有效途径。通过引入具有不同能量特性、结构稳定性和感度的组分，可以利用组分间的界面相互作用实现性能互补，同时通过颗粒结构和界面工程进一步调节材料的机械响应。1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯（TATB）作为典型的钝感含能材料，具有稳定的分子和层状晶体结构[6]、[7]、[8]。通过界面钝化和机械能耗散，TATB 可以有效抑制热点形成，缓解局部应力集中，在保持较高能量性能的同时降低含能材料的机械感度。TATB 可以通过构建表面涂层和内部层状复合结构，有效抑制 CL-20 的热点形成和冲击诱导分解，增强系统的抗压性[9]、[10]，耗散冲击能，从而显著降低 CL-20 的机械感度，提高其安全性能。
目前，含能复合材料可通过多种方法构建，包括共沉淀/重结晶 [11]、表面包衣 [12]、机械混合 [13] 和喷雾干燥 [14]。共沉淀/重结晶方法加工简单且晶体结构可调；表面包衣方法可以构建稳定的核壳界面并钝化表面缺陷；机械混合操作简便且适用范围广；喷雾干燥具有快速、连续和可扩展生产的优势。然而，这些方法在协同调节复合组分的空间分布、界面结构和颗粒形貌方面仍存在一定局限性，特别难以同时实现均匀的组分分散、紧密的界面接触和可控的颗粒形貌。因此，迫切需要开发一种能够同时调节复合组分分布、界面结构和颗粒形貌的构建策略，从而实现含能组分的均匀集成和颗粒结构的可控调节。Pickering 乳液法在含能材料复合材料、形貌调节和球化方面具有相当大的优势，因为它使用纳米级固体颗粒代替了传统的非含能表面活性剂 [19]。Guo 等人 [18] 基于 Pickering 乳液构建了组分分布均匀的 CL-20/TNT 共晶@Al 复合材料。
基于这些考虑，采用 Pickering 乳液诱导的分子自组装策略，通过乙酸乙酯/水体系中的溶剂交换来调节组分迁移，促进 CL-20 和 TATB 的界面共组装。这些分子间非共价相互作用，特别是范德华相互作用，有助于形成稳定的球形复合结构。该策略能够有效控制 CL-20@TATB 颗粒的形貌，并为其界面组装机制和机械性能优化提供新的见解。
章节片段
实验试剂与仪器
TATB（纯度 >99%）由山西北华官联化工有限公司提供；CL-20 由辽宁庆阳化学工业有限公司提供；乙酸乙酯（分析纯）由成都科龙化工有限公司提供；去离子水在实验室制备。所有样品均直接使用，未经进一步纯化。
Pickering 乳液法制备 CL-20@TATB 复合微球
如图 1 所示，首先称取三份 1 g 的 CL-20 样品，分别溶解于 5 g 乙酸乙酯中。待完全溶解后
形貌分析
为了研究 CL-20@TATB 自组装过程对颗粒形貌的影响，使用 SEM 观察了原始 CL-20 和 TATB 材料以及在不同组装条件下获得的 CL-20@TATB 复合材料的形貌。如图 2 所示，原始 CL-20 主要呈现不规则块状形貌，颗粒表面有明显的边缘和暴露的晶面。自组装后，CL-20@TATB 复合材料表现出明显的球形结构
结论
本研究采用 Pickering 乳液诱导的分子自组装方法，实现了无粘结剂 CL-20@TATB 复合颗粒的可控制备，并系统研究了其界面结构和机械安全性的控制机制。DFT/IGMH 结果表明，CL-20 和 TATB 之间存在稳定的非共价相互作用，其中以范德华相互作用为主，这促进了界面组装和结构稳定性，并为
CRediT 作者贡献声明
潘冰：撰写 – 初稿，调查，数据整理。郭昌平：资源，概念化。叶平：撰写 – 审阅与编辑，资源，概念化。徐一林：验证，调查。杨敏：撰写 – 审阅与编辑，正式分析。何佳音：验证，调查。赖瑞鹏：验证，调查。
利益冲突声明
作者声明，他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能会影响本论文报告的工作。
致谢
本工作由西南科技大学研究基金（资助号 25zx7140）支持
未引用参考文献
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潘冰|杨敏|徐一林|赖瑞鹏|何佳音|叶平|郭昌平
