近日，我校化工与爆破学院程扬帆教授课题组与中国科学技术大学马宏昊教授团队合作，在储氢温压炸药宏观爆炸效应与微观爆轰机制研究方面取得重要进展。相关研究成果以“Study on the explosion performance and microscopic detonation-reaction mechanism of RDX-based composite explosives containing AlH3powders”为题，发表于燃烧与安全领域国际顶级期刊《Combustion and Flame》。安徽理工大学为第一完成单位，论文第一作者为我校2024级硕士研究生梁茹萍，通讯作者为程扬帆教授。
储氢温压战斗部先“穿”后“爆”的时序联合毁伤机理
毁伤能力是衡量武器效能的核心标尺。面对海陆空武器对高效毁伤的共性迫切需求，以及高新武器研发中普遍遭遇的能量密度瓶颈，储氢合金材料正开辟一条新的技术路径。作为一种新型高能添加剂，储氢合金凭借其极高的燃烧热值和储氢密度，在炸药爆轰时可被瞬间活化，通过分解释放出的活性金属微粒与氢气，分别触发高温氧化与爆轰后燃反应。这种“双元协同”释能机制，可显著提升冲击波超压与比冲，为破解能量释放效率的固有难题提供了关键突破口。
储氢温压炸药宏观爆炸特性及后燃效应
程扬帆教授课题组长期深耕储氢温压炸药研究领域。目前，学界对储氢温压炸药在强冲击驱动下能量释放随温压反应进程的演化规律及跨尺度耦合机制，尚缺乏系统性认知。作为典型的高毁伤含能体系，储氢温压炸药依赖冲击波与高温燃烧的协同效应实现能量的持续输出。尽管金属燃料常被用以强化后燃反应及热毁伤效果，但在爆轰极端环境下，其普遍面临点火延迟与氧化动力学受限等工程瓶颈，严重制约了整体释能效率的提升。为破解上述瓶颈，课题组以RDX基含能体系为研究对象，分别构建了含AlH3和含Al的两种复合温压炸药体系，通过密闭容器爆炸实验与ReaxFF分子动力学模拟相结合的研究范式，从宏观爆轰响应和微观反应路径两个维度展开系统探究。
储氢温压炸药微观爆轰反应动力学机制
实验结果表明，AlH3的引入可显著提升峰值超压与正冲量，在质量分数为15%时综合性能达到最优。与此同时，体系准静态压力明显提高，火球高温持续时间显著延长，展现出更为强劲的持续释能能力。分子动力学模拟进一步揭示了微观反应机制：在冲击加载条件下，AlH3/RDX体系可产生速度约8.3 km/s的冲击波，AlH3迅速分解释放氢气，波后高活性铝持续氧化放热引发二次升温，体系局部温度达到2350 K、压力达到27 GPa，AlH3团簇最终转化为稳定氧化物。该研究深化了储氢温压炸药爆轰反应路径的科学认知，为新型高毁伤温压炸药的配方优化与工程应用奠定了坚实的理论基础。
该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目（Nos. 12572409, 12272001）、安徽理工大学重大项目培育专项及化工与爆破学院学科高质量成果激励政策的联合资助。团队负责人汪泉教授与中国科学技术大学马宏昊教授为课题的顺利推进提供了重要指导与支持。程扬帆教授课题组长期聚焦爆炸毁伤与防控领域，在温压武器配方设计、破甲与抗破甲机理、毁伤效能评估等方面积淀深厚。部分研究成果已在陆军、火箭军和空军等型号产品性能测试中实现工程应用。
