微流控(Microfluidics)是指在數(shù)十到數(shù)百微米的微尺度上操作和控制流體的科學(xué)和技術(shù)。與微流控概念密切相關(guān)的還有微反應(yīng)器、流動(dòng)化學(xué)、微化工等。這些領(lǐng)域研究的側(cè)重點(diǎn)有所不同，但共性都是基于化學(xué)芯片、微通道、微結(jié)構(gòu)等形成的微尺度流體開(kāi)展工作。南京理工大學(xué)“微納含能器件工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”的朱朋、沈瑞琪課題組，近期發(fā)展了多種微流控形式，構(gòu)建了具有在線(xiàn)檢測(cè)、快速篩選與小批量制備等功能的高通量微流控系統(tǒng)，用于合成與制備高品質(zhì)含能材料。

超聲輔助微液滴模板限域自組裝制備B/BaCrO4高精度延期藥

傳統(tǒng)方法制備的B/BaCrO4延期藥延期精度約8%，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)很難再提高。針對(duì)這一技術(shù)瓶頸問(wèn)題，本文提出了通過(guò)超聲輔助微液滴模板限域自組裝制備B/BaCrO4高精度延期藥的新方法，實(shí)測(cè)延期精度約3.4%。本文首先構(gòu)建了具有在線(xiàn)檢測(cè)功能的微孔陣列芯片反應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了BaCrO4合成反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)的快速篩選，制備了粒徑可調(diào)的窄分布微納米BaCrO4顆粒。構(gòu)建了超聲輔助液滴模板限域自組裝微流控系統(tǒng)，建立了液滴模板限域B/BaCrO4高分子自組裝物理模型，制備了類(lèi)球形的微米級(jí)窄分布B/BaCrO4復(fù)合顆粒，實(shí)測(cè)了B/BaCrO4的延期精度。該研究實(shí)現(xiàn)了延期藥延期精度的突破，也為其他還原劑/氧化劑類(lèi)型的復(fù)合含能材料合成與制備提供了新思路。

源自：Chem.Eng.J.,2023,454：140204

微尺度混沌對(duì)流重結(jié)晶制備窄分布微納米HNS-PBXs

本文設(shè)計(jì)并構(gòu)建了具備快速篩選和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)功能的微尺度混沌對(duì)流重結(jié)晶系統(tǒng)，重點(diǎn)研究了HNS-PBXs的微尺度結(jié)晶動(dòng)力學(xué)行為和黏結(jié)劑對(duì)HNS的包覆機(jī)制。通過(guò)將微尺度擴(kuò)散反應(yīng)模型與粒數(shù)衡算模型相結(jié)合，建立了HNS-PBXs微尺度結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型，揭示了微混合參數(shù)對(duì)HNS-PBXs結(jié)晶行為的影響機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)高聚物黏結(jié)劑是通過(guò)氫鍵與范德華力的共同作用，改變HNS特定晶面上的生長(zhǎng)速率從而調(diào)控其晶體形態(tài)，同時(shí)通過(guò)控制表面自由能來(lái)改變晶體的成核速率以形成不同的粒徑與粒度分布。最后通過(guò)空氣炮加載試驗(yàn)，驗(yàn)證了小尺寸HNS-PBXs裝藥優(yōu)異的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。本文不僅為PBXs的配方設(shè)計(jì)和力學(xué)性能改進(jìn)提供了新方法，也為聚合物包覆含能材料體系研究提供了新思路。

源自：Chem.Eng.J.,2022,428：131096

微流控方法制備微納米核-殼結(jié)構(gòu)HMX@FOX-7

目前核-殼結(jié)構(gòu)微納米復(fù)合炸藥的制備與結(jié)構(gòu)調(diào)控是在宏觀的空間尺度和時(shí)間尺度進(jìn)行的，很難實(shí)現(xiàn)炸藥晶體精細(xì)微結(jié)構(gòu)的組裝和顆粒形態(tài)的有效調(diào)控。針對(duì)這一瓶頸問(wèn)題，本文提出了通過(guò)耦合微流控和噴霧干燥調(diào)控復(fù)合炸藥結(jié)構(gòu)形態(tài)的新策略，實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)核-殼結(jié)構(gòu)復(fù)合炸藥微球的快速、連續(xù)制備。構(gòu)建了連續(xù)化的振蕩-渦流-共軸聚焦微流控系統(tǒng)，建立了復(fù)合炸藥結(jié)構(gòu)調(diào)控的物理模型，制備了FOX-7殼體厚度約為70nm的窄分布HMX@FOX-7復(fù)合炸藥微球。與同組分的混合炸藥相比，HMX@FOX-7復(fù)合炸藥微球的撞擊感度和摩擦感度分別降低了52%和75%，作為復(fù)合推進(jìn)劑的含能添加劑也具有更精確的燃速調(diào)節(jié)效果。本文實(shí)現(xiàn)了核-殼結(jié)構(gòu)復(fù)合炸藥結(jié)構(gòu)形態(tài)的有效調(diào)控，也為其他微納米復(fù)合含能材料的制備與結(jié)構(gòu)調(diào)控提供了新思路。

源自：Ind.Eng.Chem.Res.,2022,61,48：17593-17606

南京理工大學(xué) 周星屹博士研究生、石錦宇博士研究生、朱朋研究員供稿