1.2  纳米化降感原理

纳米材料是指至少有一维处于纳米尺度范围的材料，或者由纳米尺度范围的基本单元所构成的材料[19]。纳米级RDX晶体将表现出量子尺寸效应、表面-界面效应以及小尺寸效应，与微米级RDX晶体在物理和化学性能上有明显差异，如颗粒粒径纳米化后其熔点会有所降低等。

炸药承受机械作用时，由机械能转化成的热能来不及扩散出去，而是集中在炸药的某些点处，导致这些点处温度升高，当温度超过其爆发点时会发生热分解，热分解迅速传播会形成爆炸，这些温度很高且能发生初始爆炸反应的点被称为热点[20]。热点的形成主要有两方面原因，一：晶体发生错位、延弱晶面的碎裂使得能量在某些区域集中产生热点；二：利用化学方法制备工业用RDX时，晶体生长过程中容易因夹带气泡、掺杂等形成内部空隙，使得产品的晶体品质不高，晶体密度偏低，这些气泡、空隙在机械作用下会不同程度的产生绝热压缩，导致产品颗粒之间、杂质与颗粒之间、颗粒与容器间容易发生摩擦生热形成热点[21]。

摩擦作用引起的局部升温与炸药和外界接触面的半径和导热系数有关，具体表现为和半径成反比，与其导热系数成正比。纳米级RDX颗粒粒度小，表面圆滑，则其摩擦系数较小，半径较大，局部温升比之微米级RDX为小，形成热点的概率也小，摩擦感度相对来说会比较低；纳米级RDX内部缺陷少，而微米级RDX内部缺陷多，两者遭受等强度的撞击或冲击波作用时，微米级RDX颗粒间更加容易发生挤压、摩擦等，热点产生的概率会大大增加，因此微米级RDX的撞击感度和冲击波感度相对纳米级RDX来说会更大。

图1.1和图1.2[23]是微米级RDX的粉碎示意图，在粉碎机的筒体内进行粉碎时，微米级RDX受到球磨介质、筒壁等的挤压力作用、剪切力作用，在颗粒空隙处易产生应力集中，慢慢生成裂纹，然后崩裂破碎，得到的颗粒尺寸减小，形状不规则，但晶体品质提高；在一定的粉碎机转速下再次对颗粒进行挤压力作用、剪切力作用，得到粒度更小、形状逐渐规则的产品；反复重复这一步骤，在筒体内不断的研磨HMX颗粒，最终将得到表面圆滑，晶体缺陷较少，粒度均匀的纳米级RDX产品。

图1.1 微米级RDX在球磨机内的受力示意图

图1.2微米级RDX纳米化过程示意图

由图1.1、1.2可知，在微米级RDX颗粒从粗粉碎到细粉碎的过程中，实现了颗粒粒度由微米级转化为纳米级、颗粒内部空穴数由多到少，RDX的晶体品质和密度由低到高，以及颗粒形状由不规则到圆滑均匀等的过渡。由此可见，对微米级RDX进行尺寸纳米化有利于降低其机械感度，降低爆炸事故发生的几率，提高其在使用上的安全性。

1.3  纳米级RDX的制备方法

含能炸药纳米化措施通常为重结晶法、超临界流体法、溶胶凝胶法、机械粉碎法等[2]。

Zhang等[24]在室温下通过再沉淀法制出呈网状结构的纳米尺寸HMX，SEM和TEM结果表明它是直径约为50纳米的球形颗粒，XRD图表明制取的HMX有γ-和β-两种晶型结构，DSC表明网状结构HMX分解过程中的最大能量释放温度较低，且对撞击作用的敏感性较差；

张小宁等[25]采取撞击流法与微乳化技术相结合的方法，在8-9的PH范围内分散制备HMX，并在PH3.6的实验条件下分离出超细化HMX颗粒，最终获得了分散性较好，团聚现象较少的HMX产品，其粒径约在12纳米到466纳米之间的HMX产品， d50在184纳米附近；

Bayat等[26]通过优化SAS过程参数制备出HMX纳米粒子，并研究了各种操作条件如压力、溶剂、温度、HMX浓度、溶液流速和二氧化碳流量对HMX颗粒尺寸的影响，通过方差分析（ANOVA）法对这些变量的影响程度进行定量评估。方差分析结果表明，SAS技术制备的HMX颗粒的尺寸可以通过将主要参数控制在最佳水平下来有效调整，3.5 mol/L HMX浓度，3 ml/min溶液流速，环己酮溶剂和70 mL/min的二氧化碳流速是生产HMX纳米颗粒的最佳条件，在此条件下生产的HMX的粒径约为56nm。