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小尺寸冲击反应实验（SSRT）方法由R. H. Granholm和H. W. Sandusky于2006年公开发表^[1]。该测量装置可以测量爆炸超压及准静态峰值压力，也可以用于高能材料的小直径药柱底部输出能力测试。 

图1 完整的SSRT测试装置 

仅用于测试底部输出能力时可采用部分结构，如图2所示^[2]。该装置中样品被装填于内径7.24 mm外径51 mm的低碳钢壳体中，底部则是Φ51×25 mm尺寸的6063铝合金验证板。值得注意的是该方法并不以同等装药量来衡量不同材料的底部输出能力，而是使用了同等装药体积。这将对高密度材料更为有利，且更为贴近真实使用环境。 

Niko Fischer^[3]等人则在论文里提供了一种新的量化SSRT爆坑的方法。类似于铅壔法测量做功，该方法使用SiO₂填充爆坑，测量填满爆坑的SiO₂重量，以此为测试材料的底部输出能力特征值。 

图2 底部输出能力测试装置 

一、SSRT的缺陷与改进 

1、装药长度过短。炸药在被起爆的瞬间爆速并不是在此密度及装药直径下的稳定爆速，根据炸药种类的不同需要或长或短的一段爆速成长/衰减距离。显然在此距离上结束反应的爆轰产物对周围介质的压缩作用是与爆速稳定传播时不同的。 

其次因为侧向稀疏波的影响，爆轰产物存在侧向飞散，而不是全部作用到了接触介质上。根据公式（1）可知轴向爆轰产物的量在装药长径比小于2.25时随装药长度增加而增大，长径比大于2.25后再加大装药长度则并不能增加轴向爆轰产物的量，即此时底部输出能力不变。 

M=2/3πrρ                         L≥2.25d 

M=(4/9L-8/81L²/r+16/2187L³/r²)ρ     L<2.25d            （1） 

式中：M—有效装药量 

       r—装药半径 

       ρ—装药密度 

       d—装药直径 

       L—装药长度 

综合以上两点，可将ssrt改进为增大装药长径比至4以上，以确保达到实验材料的最大底部输出能力。 

2、未对装药密度进行测量。根据Niko Fischer^[3]等人的论文描述，该测试方法未对装药量及装药密度进行测量，仅仅是通过V*ρ_Xray*0.95来计算装药量，默认装药密度为0.95倍的晶体密度。因为爆速与密度的关联性，所以在测试时需测量出装药密度，以保证实验结果的客观性与准确性。 

3、填充SiO₂的测量误差。铅壔实验中利用测量灌满空腔的水量来获得铅壔扩张值，而水相对粉末SiO₂来说是不可压缩的。而SiO₂粉末则会因个人操作的压力差异导致填充量的不同。其次不同的人所获得的SiO₂粉末因颗粒度和形状不同导致填充量不同。 

本文所介绍的改进方法参考自sciencemadness^[4]，该方法对操作材料和器材要求较低，重复性也较好。 

图3 SSRT坑深测量图示 

为更加细化测量指标，以方便区分不同含能材料的底部输出能力。本文还引入了平均爆坑直径这一参数，具体操作为：围绕爆坑选取上下、左右及两条对角线这四个位置，紧贴爆坑外沿测量爆坑直径；求四个测量值的平均值即为平均爆坑直径。 

二、操作示例 

选取EDDP与THTP两种材料，每种材料做两次SSRT测试。 

1、选取尺寸为Φ8×1 mm的6061铝合金管为壳体，底部仅用一层电工胶带封堵，将1.5 g待测材料少量多次压入管壳内。 

2、根据内径、装药长度、装药量计算装药密度。 

3、压入200 mg的SA作为起爆药。 

4、将尺寸为40×30×10 mm的6061铝合金放在平整坚固的基座上，在铝合金验证板上涂抹少量固体胶水使验证板与爆炸装置紧密接触。 

图4 简化后的SSRT装置 

5、起爆后收集验证板。将6 mm直径的轴承钢珠置于爆坑内，量取钢珠与坑底验证板厚度之和，用16 mm减去以上数值即为坑深。 

6、量取平均爆坑直径 

三、数据处理 

表1 SSRT测量数值表 

由表1可以看出，同一材料的差别极小，且遵从密度增大，底部输出能力增强的关系。这与密度增大导致爆速增加，从而增大猛度的理论是一致的。 

同时也可以看出在密度相近长径比大于2.25时，增加装药长度并不能增大底部输出能力。 

图5 验证板痕迹 

四、讨论 

本文所讨论的虽然为炸药装入壳体后的底部输出能力，但底部输出能力本质上是猛度的一种表达方式。影响SSRT数值的是爆速和装药密度，这与猛度的影响因素是完全一致的。 

为方便操作与降低成本，本文简化了原SSRT测试所用的厚低碳钢壳体，替代为6061铝管。但是相对的6061铝合金壳体力学性能较差，过高的压药压力会导致壳体膨胀甚至弯曲。因此若想获得趋近于晶体密度的压药密度，还需要在6061壳体外再套一层坚固的约束外壳。 

同铅柱压缩法测量猛度一样，SSRT的测量值与底部输出能力并不是呈线性关系。随着爆坑的加深，验证板厚度减小，来自底部与四周的阻力加大。因此二者是一个先陡后缓的曲线关系。 

因为不同人测试用壳体及验证板的材料与尺寸无法高度统一，因此测量得到的数据目前无法在不同测量者间进行对比。即使是同一个测量者，在购入不同批次的测量材料后也应使用一个标准的炸药材料进行标定(参考GB 12440-1990中使用纯TNT对铅柱进行标定)。两个批次的材料间出现过大的偏差则两批材料测量出的数据不具有对比价值。 

Reference 

[1]Granholm R H, Sandusky H W. Small‐Scale Shock Reactivity and Internal Blast Test[C]//AIP Conference Proceedings. AIP, 2006, 845(1): 1257-1260. 

[2]Felts J E, Sandusky H W, Granholm R H. Development of the small‐scale shock sensitivity test (SSST)[C]//AIP Conference Proceedings. AIP, 2009, 1195(1): 233-236. 

[3]Fischer N, Fischer D, Klapötke T M, et al. Pushing the limits of energetic materials–the synthesis and characterization of dihydroxylammonium 5, 5′-bistetrazole-1, 1′-diolate[J]. Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(38): 20418-20422. 

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