八氢-1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷（HMX）作为一种高性能炸药，密度高、爆速高，常用于导弹弹头、核武器装药和固体火箭推进剂等军事领域，但冲击敏感度仅4 J、摩擦敏感度仅96 N，受冲击或摩擦时易形成热点引发爆轰，限制了其生产、运输与应用。

现有提升HMX安全性的方法（如表面包覆TATB、聚合物流体包覆）存在壳层覆盖率低、厚度不均、机械强度差，或牺牲能量输出等问题，且多基于不规则原料包覆，产品一致性差。

鉴于此，中北大学武碧栋副教授团队首次采用双液滴微流控策略（DDMS），成功制备出壳层厚度可控的HMX@DAAF核壳微球，该材料展现出极高的安全性，其冲击感度从4 J显著提升至100 J，摩擦感度从96 N提升至360 N。相关研究以“Double-droplet microfluidic strategy for preparing spherical core–shell structured explosives: controlling shell thickness to enhance safety performance”为题目，发表于期刊《Advanced Powder Technology》。

本文要点：

1、本研究首次采用双液滴微流控策略（DDMS）成功制备了具有可控壳层厚度的HMX@DAAF核壳结构微球。HMX作为高能炸药，其高感度限制了应用，而选用低感度高氮化合物3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱（DAAF）作为壳层，可有效降低其机械感度。

2、研究表明，该方法制备的核壳微球具有优异的单分散性、高球形度、窄粒径分布、良好的流动性及出色的装药压制性能。

3、不敏感的DAAF在HMX表面形成一定厚度的保护层，以抵御外界刺激，从而实现HMX的脱敏效果，且该效果随DAAF浓度的增加而愈发显著。

4、一系列表征结果显示，核壳微球的安全性能大幅提升（冲击敏感度从4 J提升至100 J，摩擦敏感度从96 N提升至360 N）。与混合微球相比，核壳微球在一定程度上能够延缓HMX的分解。

5、该研究在核壳炸药的可调性与结构设计方面具有一定的优势，为高品质核壳含能材料的制备提供了简单、安全的新途径。

Scheme 1：核壳结构炸药的安全性能提升机制

图1：核壳微球形成示意图

图2：不同核浓度下制备的微球SEM图像

图3：不同壳浓度下制备的微球SEM图像：（a）S-1、（b）S-2、（c）S-3

图4：（a）粒径分布；（b）S-1、S-2、S-3的休止角（AoR）；（c）粒径与休止角的关系；（d）圆形度与休止角的关系；（e）休止角测试结果

图5：（a）HMX、（b）DAAF、（c）H@D（HMX@DAAF）的C 1s、N 1s、O 1s高分辨X射线光电子能谱分析

图6：相关样品的X射线衍射图谱

图7：样品的热分解曲线

图8：（a）冲击敏感度与摩擦敏感度测试结果；（b）不同壳层厚度对安全性能的影响；（c）冲击敏感度性能对比分析；（d）摩擦敏感度性能对比分析

图9：（a）S-1、（b）S-2、（c）S-3、（d）M−H/D（HMX/DAAF混合微球）的燃烧图像

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apt.2025.104994

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