从基础研究到工程应用：活性材料结构弹药的优化设计

（1）活性材料的强度

当前，对于活性材料结构弹药的工程化应用要求是要有足够大的强度，以确保在爆炸驱动和侵彻目标过程中预制破片、弹体等部件的完整性和射流、EFP等毁伤元的成形性。传统工艺制造的活性材料抗拉强度小，未来可以通过应用常规复合材料技术（包括增强型纤维材料和增强型纳米材料）来提高活性材料的强度。常规的增强型纤维材料（如石墨和硼），能够增强材料在指定方向上的强度和刚度，如新型纳米纤维增强型材料（其分子直径只有几百个纳米，甚至更小）已经被证明可显著增强多种材料的强度和刚度。据报道：美国DE公司已经成功将两种类型的增强材料融入活性材料基的聚合物中，提高了屈服强度和刚度。密度大于7 g/cm3、释放的化学能大于2 000 cal/g、能够承受超过300 MPa的张力和压力的活性材料是当前阶段美国的研究目标。

（2）活性材料毁伤效果预测

活性材料的威力取决于所有反应成分之间的相互作用，主要受与相对体积分数、粒子尺寸、互溶度以及系统同系温度有关的统计概率函数控制。如果活性混合物中包含两种以上反应物，那么多种反应物粉末的随机混合就会在反应物之间产生局部环境变化，还会产生一种或多种反应物积聚现象。结果，在引发活性材料反应的条件和能量水平上就会产生相当大的不确定性，有可能导致反应无法完成。这种不确定性不但会给士兵带来很大的风险，还会降低独立控制引燃环境的能力，无法保证活性材料释放出全部能量，无法控制反应发生的时间。因此，提高活性材料毁伤作用的确定性、增加活性材料毁伤效果的预测性，就会促进活性材料技术的进一步发展。

通常，通过优化微观结构可以改善反应效率，提高活性材料引燃的可预测性。这种微观结构不仅会使活性结构材料产生额外的化学自由度，而且会对反应混合物的力学性能产生很大影响。若能提出一套统一的设计方法，将工艺、微观结构与材料的力学性能和化学性能联系到一起，就可以成功开发出活性结构材料。(www.xing528.com)

（3）活性材料的生产安全性

活性材料多为活性金属、卤族聚合物等材料混合加工制成，较炸药等含能材料更为敏感、易燃、易爆，在加工处理中必须尽最大可能地减小或消除其安全隐患。

通常，可以采用低温成型法，通过控制活性材料的工艺温度和压力的方法提高其生产安全性，同时省略活性材料制备工艺所必需的烧结工程。此外，还可设计并开发弹药用低静电感度活性材料，即开发合适的包覆方法来降低静电感度，并通过添加特殊组分（如合适的氧化铜/铝热剂复合物、选择性聚合物和导电材料）或者通过调整配方来降低活性材料对意外静电火花放电的感度，以满足军、民生产操作要求的安全等级。