申请A基金高能量密度化合物研发及和合成优化资金
个人简介:
KC ID: Power_Vain
原KCID:157903967,目前该ID因几年前密码忘记无法找回处于长期弃用状态

姓名:李承举,男,1997年生,籍贯中华人民共和国辽宁省,目前就读于沈阳理工大学化学工程与工艺专业(大二),专业方向为新型含能材料。在2013年时初步接触到了含能材料的相关知识并着手进行实验(瞎搞),时任化学中二吧管理(百度ID:硝酸精,目前为常不在线状态)于2014年,开始接受KC版主QQQQQQQ的指导,并逐步转型新型含能材料理论及实验制备,并于2014年年底自主开发出了硝基四唑铜铵的绿色制备(改进流散性中,相关工艺暂保密)。在理想和爱好的驱使下,2016年报考了军工七子中的沈阳理工大学,并于2017年正式着手含能材料相关的研发项目(职务为负责人、方案制定者及主要实验员)

相关背景:因多年“沉迷”含能材料的制备及爆轰实验,有着较为丰富的实验经验,崇尚客观事实,对含能材料有着较为独到的见解,之前在任化学中二吧吧务的几年中,基本杜绝了该吧吧友发言的信口开河、以讹传讹,营造了以实验为准的学术氛围,近几年活跃在KC的发言具有相对的专业性,在一定程度上带给了部分KC坛友相关的学术及素养进步

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研究背景:
一:
       含能材料(Energetic Materials)是发展先进武器装备的关键性物质基础,是完成枪炮弹丸发射、或导弹推进的动力能源,是战斗部进行毁伤的威力能源,也是航天运载、空间探测和航空救生所用助推、调姿、分离装置的动力能源。含能材料的性能在很大程度上决定了武器装备的战技水平,是实现“远程打击,高效毁伤”的核心技术。
  含能材料是指在适当的外界能量激发作用下,能发生爆炸反应并对周围介质做功的物质。所谓爆炸反应,是一种速度极快且释放出大量热和气体的反应。含能材料的概念外延很大,几乎包含了所有单体的和混合的含能物质,如单质炸药、混合炸药、推进剂、发射药、含能化合物等。能量密度优于普通含能材料的又称为高能量密度材料(HEDMs),具体的说,能量密度高于HMX(1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷)的炸药,性能优于AP/Al/HTPB的固体火箭推进剂及性能优于JA2(NG/NC)的发射药都是HEDMs。
       高技术和新型武器系统的发展对含能材料(Energetic Materials)提出了新的要求,推动了含能材料向更高层次发展。高能量密度材料(High Energy Density Materials,HEDM),正是为这一需求而出现的新概念。因它们普遍地具有高能量、高密度、较高的热稳定性和较低的感度,又被称为新一代炸药或新世纪炸药。众所周知,实际使用的HEDM一般是由高能量密度化合物(High Energy Density Compound,HEDC)与氧化剂及其它添加剂所构成的复合体系。因此,要在研制HEDM上求得突破,关键是首先进行分子设计、合成出新兴品种的HEDC;其次是根据国防和国民经济对能源材料的需求进行配方设计、通过试验研制出实用的HEDM。为此,寻求HEDC和HEDM成为全世界能源和材料科学家密切关注的焦点和热点。

二:
    起爆药是一种具有特殊性质的含能材料,其大量用于各种起爆装置和爆炸装置的始发装药装填。它作为爆炸装置的动力心脏,控制着火工品的可靠性能及各种作用效果,故其安全性、可靠性与效能备受关注。
    长期以来,起爆药作为一门独立学科没有取得突破性进展。随着对武器弹药用火工品安全性的要求越来越高,现役大量使用的LA(叠氮化铅)、LTNR(2,4,6-三硝基间苯二酚铅)在性能上的缺陷也越来越明显。LA的针刺、火焰感度差,不与金属铜相容,LTNR对静电过分敏感(静电放电发火能量仅为0.0001J)。这些常常导致火工品及药剂勤务处理和使用中发生重大事故,也阻碍了先进火工品的发展。
    从环保角度分析,火工品面临没有环保型起爆药可选的局面。统计现已生产定性的二十余种单质起爆药中,只有二硝基重氮酚(DDNP),四氮烯不含金属成分。其他起爆药均含汞、铅、钴、镉、镍等有毒重金属成分。而上述起爆药,由于各种性能缺陷(光稳定性差、能量不足、过度敏感等)仅相当有限的应用于民爆用雷管及子弹底火中。
随着现代战争环境的恶劣和火工品新起爆技术的发展,现役起爆药难以满足先进火工品技术的指标要求。特别是精确打击与速射武器弹药引信火工品、耐高过载火工品、激光、半导体桥、冲击片火工品几乎没有适用性的含能材料可选。高安全性、高可靠性、高精度系列爆破器材成为必然的发展趋势。因此,急需制备出集安全、感度适宜与高能输出、环保为一体的新一代起爆药品种。
   5-硝基四唑是极为重要的一种新型含能中间体。四唑结构形成了芳香性环,5位碳原子上的氢被强吸电子基团硝基(-NO2)取代增强了酸性,利于1位氮上的氢能被各种基团取代或与金属离子结合,形成各种四唑类及其金属盐衍生物。根据阳离子电位越高,成盐时生成焓越高,就越具有起爆药的爆炸性能规律,选择适当的金属阳离子,可以设计不同感度和性能的起爆药。虽然5-硝基四唑系列起爆药有着优秀的性能,但基于现有工艺存在安全性地低、复杂、成本高、“三废”生成量等问题,使得5-硝基四唑起爆药无法工业化生产,从而影响了此种起爆药的大规模应用。

三:
    绿色化学又称环境无害化学(Environmentally benign chemistry)、环境友好化学(Environmentally friendly chemistry)、清洁化学(Clean chemistry),即减少或消除危险物质的使用和产生的化学品和过程的设计。绿色化学涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。绿色化学倡导用化学的技术和方法减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生。
而One-pot reaction一锅法合成,是一种非常具有前景的有机合成方法.一锅法反应中的多步反应可以从相对简单易得的原料出发,不经中间体的分离,直接获得结构复杂的分子。这样的反应对经济上和环境友好上非常有利。
含能材料制造过程是精细化工单元反应的集合,其传统合成工艺会产生大量的“三废”,随着社会的进步、环境意识的不断提高和环保法规的日益严格,必须从根本上解决含能化合物合成过程中的污染问题。因此,其工艺技术正在大幅向绿色化发展。这是当前含能材料研究领域的重要课题,也是节能减排、零排放、低污染大方向的要求。其废酸及废水处理的研究工作也正在广泛而深入地展开,特别是生物化工技术的应用,为其绿色化工艺奠定了基础。
   3,5-二取代-1,2,4-三唑类化合物是一种重要的含能材料及中间体,其传统合成方法会产生大量的“三废”,其中以钠盐为主的易溶无机盐杂质对于产品后处理影响很大,且提纯产物过程中使用大量甲醇溶剂,大大增加了反应容器的体积,这些缺点不仅不符合化学发展趋势,更大大限制了其相关衍生物的推广与应用。

四:
    固体推进剂是火箭和导弹发动机的动力源,固体推进剂的性能直接影响导弹武器的作战效能和生存能力,高能固体推进剂是高性能导弹武器系统研制技术的基础。
固体推进剂技术的发展始终以高能量为主线,所有有利于提高推进剂能量的技术途径的成功应用,都可以推动固体推进剂技术的进步。要提高推进剂的比冲,就要求推进剂的原材料生成焓高、燃气产物平均分子量低或燃烧时释放的热量大。
国外近年来对新型高能固体推进剂的研究主要集中在含能粘合剂/高能氧化剂/Al体系。在NEPE推进剂的基础上,为了进一步提高能量,替代AP、HMX的候选氧化剂或含能添加剂主要有ADN、HNF、TNAZ、CL-20、HANF(硝仿羟胺)、HADN(二硝基胺羟胺)和HNFX(3,3,7,7-四(二氟胺基-1,5-二硝基-1,5-二氮杂环辛烷)等,其中ADN、HNF、CL-20推进剂研究已取得实质性进展;从生成焓、力学性能和工艺性能等方面考虑,用硝酸酯增塑的叠氮类粘合剂、氟氮粘合剂和氟氧粘合剂等取代常见的 HTPB和PEG(或PET)/硝酸酯粘合剂,可使推进剂的能量性能得到显著提高,目前叠氮粘合剂已经成功合成,并已突破应用中的难题。若将上述氧化剂、含能粘合剂组合可得到能量水平很高的新一代高能固体推进剂,推进剂的理论比冲可达2800N·S·kg (280S)以上。
国内在NEPE高能推进剂技术取得突破之后,不断完善其性能,扩大其应用范围;在高能量密度材料探索方面,较广泛地开展了高能量密度材料目标化合物设计、理论计算与合成研究。20世纪80年代合成出系列叠氮粘合剂(GAP、BAMO、BAMO/THF等)和增塑剂,90年代合成出了CL-20、ADN和KDN、DNTF等具有代表性的高能量密度化合物。
富氮化合物主要指氮含量达到20%以上的氮杂环化合物,主要包括含能五元杂环(三唑、四唑、呋咱)和六元氮杂环(三嗪、四嗪)及其衍生物。其特有的高生成焓不是来源于骨架碳原子的燃烧或者笼型结构张力,而是直接由其本身所有的C-N键、N=N键、N-H键和N-N键给予。目前研究的富氮化合物其密度和生成焓均比HMX和CL-20高,有着非常好的推进性能。且由于富氮化合物不含Cl、F等卤素元素和金属成分,其特征信号相对传统高氯酸铵-铝推进剂很低,不易被反导系统识别、追踪,大大提高了飞行武器的生存能力和突防能力。
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项目名称:
1:5-硝基四唑起爆药合成改进(进行中,辽宁省普通高等学校本科大学生创新创业竞赛项目中心备案)

2:新型富氮杂环高能推进剂合成(进行中,辽宁省普通高等学校本科大学生创新创业竞赛项目中心备案)

3:新型偕二取代双环高能量密度化合物的合成(待开展)

4:3,5-取代基-1,2,4-三唑类高氮化合物的绿色合成(待开展)

5:基于5-Nitroblue tetrazolium的含能化合物分子修饰研究(待开展)
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研究意义:
1:目前已发现合成的5-硝基四唑起爆药大多具有优于现有起爆药的性质和良好的性能;因此,以项目探究的“一锅法”新合成路线为基础,综合探究不同5-硝基四唑新型含能配合物的改进合成路线以及产物性能,进一步深入开展5-硝基四唑新型配合物起爆药的工业化研究,筛选出一种或多种集安全、感度适宜与高能输出、环保为一体的起爆药,做为新型军/民用火工品及适用新型起爆装置的装药,对于我国的国防工业发展以及军事实力的提升具有重要的意义。

2:基于富氮杂环化合物特有的高生成焓、高比冲等特点,本项目通过以不同的富氮杂环母环为基础结构,加以硝基(-NO2)、偶氮基(-N=N-)、叠氮基(-N3)、硝仿基(-C(NO2)3)等不同含能官能团修饰,试图合成一种或多种同时具有高比冲、高稳定性、高相容性、环保以及低特征信号的高能氧化剂、还原剂或弹道改性剂组分,同时对其中具有优秀性能的化合物进行形成机理分析及合成优化,降低合成成本,提高生产效率以适应现有推进剂生产线,为我国重点军事项目的新型火箭、导弹技术提供适合的高能推进剂装药,对于我国的国防工业发展以及军事实力的提升具有重要的意义。

3:基于富氮杂环环具有的高氮高生成焓特性,通过使用高能官能团对其进行基团修饰,自行设计了两种偕二取代基的双环高氮化合物,目标化合物的成功合成将具有重要的学术意义,对于提升我国相关研究领域的研究及军事水平有着重要价值。

4:3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑及其高氮衍生物大多具有优秀的爆炸性能,因此,以项目探究的One-pot reaction法合成路线为基础,综合探究不同3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑及其高氮衍生物的改进合成路线,进一步深入开展 3,5-二取代-1,2,4-三氮唑的工业化合成研究,筛选出一种集低成本、高产率、绿色环保等优点为一体的合成方案,为其做为新型军用火工品及适用新型起爆装置的装药提供技术支持,对于相关学术及应用研究有着重要意义。


5:5-硝基四唑基是一种集有高能量密度、高生成焓、高反应活性、高相容性的优秀高氮含能官能团,但各国研究者将其作为含能官能团的研究较少,没有将其应用价值最大发挥,本项目所进行的相关研究是该基团研究的全新领域,具有新颖、系统、高学术价值的特点,项目的成功,将代表国内外该基团的相关研究进入新的高度。
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研究内容:
参见项目名称及研究意义
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项目延伸:
因项目中涉及大量新型含能材料及其中间体的制备,故楼主将不定期在kc发布、更新相关制备类的学术帖,作为项目的附加价值,并可利用高校资源,对一些KC坛友提出的理论性问题进行实地实验、表征
楼主除寒暑假外,长期在沈阳理工大学,沈阳附近的坛友联系QQ 2014157437,楼主可依据情况,免费提供一些库存冗余且不宜购买的化学试剂及中间体(仅支持具有新颖性的学术相关的研究,比如各新型起爆药的性能实测对比、爆热对含能材料猛度实测影响等)


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申请背景:
1:目前正在进行的两个项目因所获经费额度小(分别2000元人民币),2项目前期投入过大【1】,导致1项目关键中间体5-氨基四氮唑缺少资金购买,暂停于产品流散性改进步骤

2:待开展的三个项目,经目前导师(主攻化学工艺及高分子)及学校特种能源工程与工艺相关讲师、教授审阅后,认为项目的可行性较高,但限于条件【2】,只能由个人筹备

3:由于大学课程将在大三之后变得紧张,故楼主计划在课程较少,并能在课余自由使用学院实验室的大二期间进行上述项目

4:由于大部分项目将会申请专利,而专利申请费用不在A基金的资助范畴,故该类产生的大额费用将由楼主个人承担

【1】自2017年三月开始,个人生活费每月2500元人民币,除日常消费,每月将约500-800元及项目1中约600元资金用于的试剂及相关实验器材购买
【2】沈阳理工大学虽然有着军工七子、东北军工专门学校等名号,但近几年因经济、政策(两届校长贪污)、安全性(学校位于沈阳市内浑南区,周围为较密集的居民区)等问题,已不具有武器装备实验资质,而逐渐失去了军工特色。经楼主本人询问,特种能源工程与工艺及弹药工程与爆炸技术专业所进行的火炸药类实验已全面取消,转而理论学习、装药结构设计,这点与曾就读于本校的学长D版主有目共睹,楼主目前可进行的两个项目因项目审查的独立性(创新创业中心审阅、批准,不经其他机构审查)及导师的担保和“包庇”(在此感谢我的导师)才得以保留、进行,并能相对自由使用实验室(导师为安全责任人的化学工艺实验室)


综上所述,因项目经费缺口巨大,故申请满额度为10000元人民币的A基金作为个人筹备的经费来源,项目其余资金由个人生活费及信用贷款等方式筹备。
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申请资金数额:一万元人民币

资金使用预算:
试剂及仪器购买:2000【1】
表征费用:3000(化工学院的红外、紫外光谱,一次40元,材料学院的扫描电镜,一次50元以及可能涉及的XRD、DSC、质谱等)
文章发布费用:5000(优选含能材料、火炸药学报)【2】

【1】所使用的试剂仪器购买类资金预算为7000元左右,申请的购买类资金将全部应用,无法确认该处的2000元具体应用在哪些试剂及仪器购买,故在此项楼主列举部分为优选重点购买项:
氯化亚砜(试剂级)
发烟硫酸(试剂级)
二氯甲烷(工业级)
DMF(试剂级)
DMSO(试剂级)
丙二腈(试剂级)
盐酸羟胺(工业级)
碳酸胍(医药级)
水合肼(试剂级)
双氰胺(工业级)
氰基乙酰胺(试剂级)
叠氮钠(试剂级)
乙酰丙酮(试剂级)
乙二醛(试剂级)
偶氮二甲酸二异丙酯(试剂级)
三氟化硼-乙醚(试剂级)
二氨基胍盐酸盐(医药级)
【2】在此处,楼主将在相关学术文章投稿时,优先将KC基金列为项目基金支持(目前竞争基金为辽宁省大学生创新创业实验基金)
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个人资料:

联系方式:
手机(站内信)
QQ:2014157437(常在线,仅供学术交流)

身份证号:(站内信)
银行卡号:(站内信)
生活照:279092


来自 科创基金
2017-12-22 17:14:36
1楼
我只对powervain的实验和学术水平没有任何质疑,最终决定权还是请KC学术委员会讨论决定。

[修改于 2 年前 - 2017-12-22 17:14:53]

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2楼
学校那边你没找对人,你去找跟七二四有业务往来的老师去,能搭上个军代表说服他的话,你这些都不是事儿。
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3楼
支持楼主。我也想要研究含能材料推进剂。新型能材的研究对国家的发展好处大大滴。
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4楼
收到申请材料。关于申请材料,有如下一些问题及解决办法:

1、科创基金不支持“打包申请”。把若干研究目标完全不同的项目放在一起申请是不行的。申请人的项目涉及合成及表征目标产物,优化改进工艺方法,设计、改进、修饰分子等三种不同的研究目标,且研究所针对的化合物也不相同,无法合并申请。请申请人按照一事一议的原则拆分本文,将五个项目分开申请,完成一项研究,再申请下一个。考虑到发表论文需要的时间较长,科创基金A是允许以初步报导研究成果(或失败原因)来结项的。结项以后就可以申请下一期资助。对于某些各个项目都需要用到的原材料、仪器设备等,可以在第一次申请时统筹考虑。

2、申请人提到将科创基金A的资金作为自筹经费的来源,这种说法是很奇怪的。在写给科创基金的申请材料中,科创基金即为资助经费,不属于自筹经费。请申请人核实并正确表示资金用途。

3、申请人提到论文发表时基金项目存在竞争关系,这种说法十分诡异。如果两个或多个基金同时支持一个项目,则发文时理当列举全部基金。如果一个基金的资助已经能够满足研究需要,就不应申报另一个基金,并且不能张冠李戴。请申请人正确理解和表述有关事宜。

4、申请材料中不要出现“无法确认”之类措辞,明示“无法确认”将会导致预算被否决。

本申请案终止,新的申请请另文发表。

[修改于 2 年前 - 2017-12-22 21:36:13]

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5楼
引用 虎哥:
收到申请材料。关于申请材料,有如下一些问题及解决办法:

1、科创基金不支持“打包申请”。把若干研究目标完全不同的项目放在一起申请是不行的。申请人的项目涉及合成及表征目标产物,优化改进工艺方法,设计、改进、修饰分子等三种不同的研究目标,且研究所针对的化合物也不相同,无法合并申请。请申请人按照一事一议的原则拆分本文,将五个项目分开申请,完成一项研究,再申请下一个。考虑到发表论文需要的时间较长,科创基金A是允许以初步报导研究成果(或失败原因)来结项的。结项以后就可以申请下一期资助。对于某些各个项目都需要用到的原材料、仪器设备等,可以在第一次申请时统筹考虑。

2、申请人提到将科创基金A的资金作为自筹经费的来源,这种说法是很奇怪的。在写给科创基金的申请材料中,科创基金即为资助经费,不属于自筹经费。请申请人核实并正确表示资金用途。

3、申请人提到论文发表时基金项目存在竞争关系,这种说法十分诡异。如果两个或多个基金同时支持一个项目,则发文时理当列举全部基金。如果一个基金的资助已经能够满足研究需要,就不应申报另一个基金,并且不能张冠李戴。请申请人正确理解和表述有关事宜。

4、申请材料中不要出现“无法确认”之类措辞,明示“无法确认”将会导致预算被否决。

本申请案终止,新的申请请另文发表。
收到,尽快更改
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2017-12-23 17:09:19
6楼
这些难道不能申请专利然后进行利益转化吗?
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