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3D打印技术打印Al基反应活性材料，并对其性能进行研究测试，从3D打印技术参数和能量释放两个方面分别获得优异的可打印含能油墨配方和复合结构，从而获得复合结构与压力输出之间的关系。3D打印技术在含能材料领域的应用，不仅提升了含能材料的生产安全性，而且还可以有效提升含能材料制备的结构多样性，可以实现传统装药方式难以完成的复杂结构等。
另一方面，3D打印技术的应用，可以实现结构调控含能材料的压力输出过程和压力值，以此来对含能材料的作用时间和毁伤程度进行控制，进一步实现对能量释放的调控作用，在已有的基础上增强含能材料的毁伤效果。
目前研究结果表明，在众多反应性材料中，铝热剂由于具有能量高、密度大、配方灵活等优点而被国内外同行广泛认可，而铝/氟聚物含能材料又因为较高的能量、低感度和独特的能量释放特性成为了重要的军用和民用的新型含能材料。
本课题在已经有的研究基础上选取了反应性材料中两种典型的复合材料：CuO/Al复合材料和PTFE/Al复合材料，利用3D打印（直写沉积）技术构造相应的三维结构，并对其性能进行测试分析，具体的实验内容如下：
（1）制备可用于3D打印的复合油墨。制备不同粘结剂含量的CuO/Al复合油墨和不同PTFE于Al质量比的PTFE/Al复合油墨，并分别验证了所制备复合油墨的流变特性，表明了复合油墨属于非牛顿流体（假塑性流体），能够顺利地进行3D打印并保持其成型结构不发生形状变化。
（2）研究反应性材料的放热性能和燃烧性能。利用3D打印（直写沉积）技术对制备的复合油墨构建了不同表观直径的线条，使用高速摄像机记录线条燃烧时火焰传播情况，分别获得了粘结剂含量对CuO/Al复合材料的影响规律以及组分比例对于PTFE/Al复合材料的影响规律。此外，不同表观直径的复合材料线条的燃烧实验，进一步验证了线条表观直径对火焰传播的影响规律；在较大表观直径的情况下，热量损失较小，火焰能够更顺畅地传播。
（3）研究PTFE/Al复合材料的压力输出特性。构建PTFE/Al复合材料的轴向梯度结构和径向梯度结构，分别以组分比例（PTFE与Al质量比）和PTFE的形态（微米PTFE、PTFE纤维、纳米PTFE）作为出发点，获得组分比例对PTFE/Al复合材料压力输出的影响规律以及PTFE形态对于PTFE/Al复合材料压力输出的影响规律。
共振声混合(resonant acoustic mixing，RAM)是基于振动宏观混合和声流微观混合耦合作用的混合新工艺。依托于共振声混合设备的低频(30~100 Hz)、大加速度(100 g，g为重力加速度，g=9.8 m/s2)往复振动实现物料的无桨混合。在混合过程中没有桨叶等元件的介入，具有混合效率高、均匀性好、危险刺激量小等优势；共振声混合技术的出现不但能够满足含能材料混合的功能性要求，而且能够保证含能材料混合的安全性要求。
DHR-1旋转流变仪是以空气轴承马达为核心测量结构的高等级旋转流变仪，可以进行连续的转速控制、可以产生正弦波应变或应力，具有稳态测量、动态测量、瞬态测量功能，可以测量黏度、流动曲线、屈服应力、触变性、复数模量G*、储能模量G'、损耗模量G"、Tanδ、应力松弛、蠕变等流变学特性。
扫描电子显微镜（SEM）是利用二次电子和背散射电子信号，通过真空系统、电子束系统和成像系统获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等的一种分析仪器，随着科学技术水平的提高，其放大倍数可达几十万倍，分辨率可达纳米级别，是形貌和成分分析领域极其重要的一种工具。
平行板结构是由两个互相平行的同心圆盘组成，即夹具和底座，测试半径R由夹具的规格决定，加载间隙根据测试样品的性质不同而有差异，在没有特殊要求的情况下，一般设置加载间隙为1mm。相较于同轴圆通和锥板结构，平行板结构更适合测量复合物与共混物的流变性能，而且更加容易进行精度检查；此外，容易清洗也是平行板结构的一个优势。
粘结剂含量从5wt%~25 wt%的CuO/Al纳米铝热剂油墨的粘度都随着剪切速率的增加而急剧下降。从图中我们可以将粘度划分为两个区域，包括低剪切速率（0–40 s-1）的非牛顿区（也称为假塑性区）以及高剪切速率（>40 s-1）区域，称为牛顿区。在假塑性区，CuO/Al纳米铝热剂油墨的粘度在0~40 s-1的剪切速率范围内大幅度下降至稳定，被认为是典型的非牛顿流体。由于具有优异的剪切稀释率，这种流变性使得CuO/Al纳米铝热剂油墨能够顺利通过3D打印针头。而随着剪切速率的增加，在牛顿区域CuO/Al纳米铝热剂墨水保持了低剪切速率形成的低粘度特性，粘度基本保持不变，依旧能够在一定压力作用下顺利通过针头。添加不同的粘结剂含量，可以有效调控CuO/Al纳米铝热剂油墨的粘度，这可能是由于氟橡胶与纳米粒子之间的交联作用导致了FX-A与纳米铝热剂的相互作用。
3D打印技术，PTFE/Al复合材料的流变特性（粘度和模量）是打印复杂结构的重要因素。对聚四氟乙烯/铝复合材料的粘度和模量进行了测试和控制。复合材料的粘度随剪切速率的增加而降低，图中所有曲线都展现出了相似的剪切变稀过程。剪切变稀理论表明，所制备的PTFE/Al复合材料为非牛顿流体，满足3D打印的流动性要求。从图中可以清楚地看出，铝粉的加入降低了复合油墨的初始粘度，更有利于3D打印。
