2011年,南京理工大學(xué)刑宗仁等人以光固化樹脂作為模擬材料,配制了可以通過紫外光固化的樹脂配方,并進(jìn)行了3D打印快速成型實驗。在模擬獲得的技術(shù)參數(shù)基礎(chǔ)上,成功構(gòu)建了3D打印快速成形系統(tǒng),完成了3D打印平臺(包括硬件設(shè)施和軟件設(shè)施)的搭建,為3D打印快速成型技術(shù)在國內(nèi)含能材料領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了一定的基礎(chǔ)。

R A Chandru等人介紹了在沒有芯棒作為支撐的條件下,采用3D打印技術(shù)制備縱向孔的高氯酸銨復(fù)合推進(jìn)劑,添加少量的Al粉作為補(bǔ)充燃料。通過噴嘴直接擠壓并且一層一層積累,建立了所需的三維結(jié)構(gòu)。論證了采用擠壓式3D打印技術(shù)能夠無需使用芯棒支撐,可以方便地制造縱向孔的復(fù)合推進(jìn)劑顆粒。
實驗中打印了兩種結(jié)構(gòu)的推進(jìn)劑,一種是簡單網(wǎng)結(jié)構(gòu),另一種是具有不同孔隙率的圓柱網(wǎng)格,其填充密度從20%增加到了100%,實驗發(fā)現(xiàn)燃燒速率隨著填充密度的增大而減小。當(dāng)填充密度為20%時燃燒速率大約為100 mm/s,而當(dāng)填充密度為100%時燃燒速率僅有10 mm/s。實驗結(jié)果說明了3D打印技術(shù)在控制含能材料反應(yīng)性能方面是一種非常有效的技術(shù)方式,為后續(xù)控制能量輸出等研究提供了技術(shù)手段。
2016年,姚藝龍等人成功制備了三種CL-20含能油墨并對其打印過程中的擠出壓力、點膠針頭內(nèi)徑、油墨初始粘度、溶劑揮發(fā)速度等影響直寫線條寬度的因素進(jìn)行了分析研究。在實驗測試的基礎(chǔ)上,以實驗測試的相關(guān)參數(shù)為基準(zhǔn),利用模擬軟件對CL-20含能油墨直寫進(jìn)行了模型構(gòu)建,分別模擬了以上因素對含能油墨直寫規(guī)律的影響過程。
同年,王敦舉課題組對亞微米CL-20復(fù)合含能油墨進(jìn)行了三維結(jié)構(gòu)成型,并對炸藥油墨固化過程的觀察分析、微觀結(jié)構(gòu)的形貌表征、熱分解性能的測試和爆轟性能的測試分析。最終結(jié)果表:在微觀層面,制備的含能油墨中CL-20炸藥的晶型沒有發(fā)生改變;而在宏觀層面,打印成型的復(fù)合油墨經(jīng)過固化后,很好的保持了剛打印成型的模樣,既沒有產(chǎn)生裂紋,也沒有形成空隙。另外爆轟性能測試也表明,直寫打印的CL-20含能油墨打印的復(fù)合結(jié)構(gòu)尺寸為0.4×0.4 mm時,能夠進(jìn)行穩(wěn)定爆轟。
此外,黃瑨等人利用3D打印技術(shù)將TATB和CL‐20兩種炸藥體系構(gòu)筑成3種不同的新型復(fù)合裝藥結(jié)構(gòu),并對其撞擊感度進(jìn)行了測試表征。使用3D打印技術(shù)構(gòu)建的軸向/徑向復(fù)合裝藥結(jié)構(gòu)的特性落高達(dá)到了72 cm,這種復(fù)合結(jié)構(gòu)具有的特性落高是相同質(zhì)量的CL‐20單獨裝藥時測試結(jié)果的3.14倍。
噴墨沉積技術(shù)是給需要打印的墨水一定壓力,使其在小尺寸的噴嘴中形成微小的液滴,并按照設(shè)定的程序?qū)⑿∫旱芜M(jìn)行排列疊加,然后經(jīng)過后續(xù)固化或者燒結(jié),最終形成三維結(jié)構(gòu)的技術(shù)。首先在墨盒中灌注炸藥墨水,墨水必須具有良好的流動性,能保證在噴嘴中順利流動。其次對容器內(nèi)的墨水施加一定壓力,讓其能夠從噴嘴處流動滴落,由程序控制將墨水打印在基板上,最后通過一層一層堆疊的方式形成三維結(jié)構(gòu)。此處可以控制壓力的大小調(diào)整墨滴的滴落速度,根據(jù)墨水的性質(zhì)和實驗需要進(jìn)行打印過程的控制。
猛炸藥作為含能材料領(lǐng)域能量輸出的主要藥劑,在保證能量輸出的前提下尋找安全可靠的生產(chǎn)制備方式是非常有必要的,因此對于猛炸藥的噴墨打印技術(shù)在國內(nèi)外進(jìn)行了大量探索。E Windsor等人證實了壓電噴墨打印技術(shù)可以對RDX含能墨水進(jìn)行打印。
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