基于微流控的球形发射药制备技术研究
发射药装在枪体弹镗中，依靠自身的燃烧产生能量为最终发射提供初动能。随着军事领域快速发展，枪管武器对发射药的发射速度要求升高，由于身管武器构造相对复杂且成型时间较为久远，通过改善药物制备技术提升装药密度，会比采用高能火药或改变身管武器结构更易实现。提升药物的燃烧性能可以通过改变药物形状提升燃烧面积、增添堆积密度提高致密性、改善药物的均匀度来满足要求。 常见的制备球形发射药的方法为机械搅拌方式，依靠液滴自身表面张力分散成球，这种外力的不稳定性将直接影响粒径的单分散性。本文通过与微流控技术相结合，实现对粒径大小的均匀性把控，球形度高且较为稳定，并且可实现连续化生产、均一化生产。主要进行以下工作: (1)根据液滴相关理论对液滴成型过程进行研究，并通过COMSOL软件对该过程进行数值模拟分析。研究T型和十字型两种结构内液滴的生成过程，并探究芯片尺寸、壁面润湿性以及流速比对液滴形成的影响，确定制备球形药的关键条件。 (2)选用PMMA作为芯片的基材，采用CO2激光刻蚀技术制备微流控芯片，通过调节激光的刻蚀功率和速度，制备两种类型两种尺寸的微流控芯片。 (3)通过模拟结果确定制备水包油型液滴的壁面条件，使用聚乙烯醇(PVA)溶液对PMMA芯片表面进行改性，并对改性结果的稳定性进行探究，包括溶液对芯片的处理时间，以及处理后芯片放置时间。采用自制接触角测量装置对不同的时间节点的水的接触角进行观测，并使用ImageJ软件的接触角插件对接触角进行测量。 (4)将制备好的微流控芯片，按照最佳改性方法对芯片进行改性，在改性完成的芯片中通入配比好的连续相（水相）和分散相（油相）溶液，拍摄实验过程。通过Photoshop测量液滴尺寸，并调节流速探究流速对液滴尺寸的影响。
枪管武器;球形发射药;微流控芯片;粒径大小
北京化工大学
硕士
机械工程
张亚军;何松柏
2020
中文
TJ411
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）