微/纳多级结构是指微米尺度的结构单元由更次一级的纳米尺度结构单元组装而成的复合结构,兼有微米结构和纳米结构材料的双重特性,并且会产生新的微/纳结构协同效应,从而具有许多不同于单纯微米结构或纳米结构材料的物化性质。将微/纳多级结构理念用于构筑新型结构含能材料,使含能材料既具有纳米含能材料的优势,又可克服纳米含能材料易团聚、加工成型性不良等缺点,同时微/纳结构的耦合效应又将赋予含能材料新的性能,因此可为含能材料改性和发展新型含能材料提供了一条新的更有效的途径,对提高含能材料存放和使用安全性、改善武器作战性能以及发展高新武器具有极其重要的意义。构筑硝胺类高能炸药微/纳多级结构时,由于其高感特性和弱的分子间相互作用,对制备方法的选择和结构/形貌的调控面临更大的挑战。本论文采用液-液界面结晶技术,以硝胺类高能炸药环四甲基四硝胺(HMX)为研究对象,通过对界面相的设计和结晶过程控制,成功制备出微/纳多级结构HMX(MN-HMX),对其结构和性能进行了表征,对微/纳多级结构的形成机理进行了分析和讨论,主要的研究内容如下:(1)液-液界面相的设计:本论文根据溶剂的物性参数(如密度、极性参数、溶解度参数等)和二元溶剂的相互溶解度图、HMX在不同溶剂中的溶解度大小等来筛选溶剂,并确定二元溶剂之间的比例,从而对界面相进行设计。本论文选择的一相溶剂为HMX的良溶剂二甲亚矾(DMSO),另一相溶剂为二氯甲烷(CH2Cl2),二者之间的比例为1:4。(2)HMX微/纳多级结构的制备:基于设计好的液-液界面相,采用液-液界面结晶技术,通过对结晶过程的控制和结晶参数的筛选,在20oC的恒温箱中静置2天,成功制备出蒲公英状MN-HMX。(3)结构和性能表征:电子扫描电镜(SEM)显示,蒲公英状MN-HMX是由100~600 nm的HMX颗粒组装而成;激光粒度仪的测试结果表明,其粒径分布较窄,中值粒径D50为339.7 nm,远远小于原料HMX的粒度(D50=93.1μm),与SEM结果相一致;通过X-射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)的分析发现,所制备的MN-HMX并不是由单一相组成,而是β和δ晶型同时存在;由高效液相色谱(HPLC)测试结果得知,所制备的MN-HMX纯度为99.2%;比表面积测试仪测定的比表面积是2.17m2/g,进一步说明MN-HMX的颗粒尺寸明显小于原料HMX。同步热分析仪器(DSC)测试结果表明,MN-HMX的放热分解峰与原料基本一致,分解焓(ΔH=2404.0 J·g-1)也与原料接近(ΔH=2525.0 J·g-1),表明HMX微观结构改变后,其热性能基本不变,但其表观活化能(280.82 KJ·mol-1)较原料(258.90 KJ·mol-1)提高了22 KJ·mol-1,即在热刺激下,MN-HMX更难分解;感度测试结果显示,MN-HMX的特性落高H50为31.3 cm,摩擦爆炸百分数100%,与原料相比均有所升高,说明MN-HMX对机械刺激更为敏感。感度升高的主要原因应归属于样品中存在的δ-HMX。加入表面活性剂司盘80(span-80)后,所制备的MN-HMX形貌有所不同,纯度略降低,但仍存有β和δ两种晶型,分解焓减小。(4)微/纳多级结构的形成机理:通过对结晶过程的原位观察、结构和性能的表征,基于界面化学和结晶学基本原理,得出蒲公英状HMX生长机理,主要受控于溶剂的扩散速率和基于界面浓度梯度的晶体生长速率。