声共振混合技术是一种创新的无桨混合方法。它利用低频高强度的声能，与物料本身进行耦合，从而实现混合操作。 具体来说，声共振混合的过程，是通过在介质中激发法拉第不稳定性来完成的。这种方法可以实现快速且有效的混合，同时避免了产生任何“死角”。

现有的主要炸药配方技术采用了有桨混合器和挥发性液体润湿材料(通常是水)。这种混合技术有几个安全和性能问题，包括用于 研究和开发目的的小批量手动混合，由于密度变化导致的沉淀现象，以及由于混合不均匀引起的性能变化。因此，亟需一种替代的在线混合过程，声共振混合技术正是能够提供这种替代方法的先进混合技术。

在利用声共振混合技术处理DBX-1起爆炸药的过程中，我们对其潜在的引发反应进行了详细分析。为了这项研究，我们设计了一 系列实验，以评估不同条件下的影响，包括DBX-1的用量、体积填充比、润湿液浓度，以及在实验室中的混合加速度。实验结果 表明，在所有测试条件下，DBX-1均未发生反应。更重要的是，即使在高达100 G的加速度下—这是声共振混合器的最高工作加速 度—完全干燥的DBX-1也没有反应。在所有实验中，混合完成后仅观察到极小的温度升高。这种微弱的温度上升，表明声共振混合 技术有效地产生了流化，其中颗粒间的相互作用（包括摩擦加热）被降至最低，同时仍确保了有效混合。

今后，应评估各种其他初级炸药，以更好地了解敏感材料反应性和高加速度混合条件的现象关系。应对叠氮化铅、斯蒂芬酸铅、 叠氮化银等材料及其配方(如撞击底火或针刺起爆混合物)进行评估，以便对主要炸药混合和配方的声共振混合进行更彻底的安全分析。

镁(Mg)/硝酸钠(NaNO3)/环氧树脂配方及其衍生物是一种高容量的烟火，用于陆军、海军和空军的照明及彩色照明弹。这种照明 组合物通常采用基于叶轮或混合器的混合方法制造，这种方法存在风险，因为大量相对干燥的材料在桨叶和轮子的机械作用下可能 会发生摩擦。此外，这些方法要求工作人员在混合和清洁过程中直接接触大量敏感的烟火成分。在一些混合操作中，工作人员必须 在已知敏感材料的制造规模混合过程中反复清洁叶轮。尽管镁(Mg)/硝酸钠(NaNO3)/环氧树脂配方在混合过程中无需溶剂，但设 备清洗过程中却广泛使用溶剂。据估计，照明组合物生产设施中使用的高达80%的丙酮被用于清洁混合设备。因此，基于叶轮或混 合器的制造工艺不仅存在安全隐患和职业健康风险，还会产生有毒的溶剂废液，对环境造成危害。

声共振混合工艺与传统的基于叶轮或混合器的混合技术有本质区别，并且提供了几个明显的安全优势。通过将所有成分密封在一个静电耗散容器中，并施加低频振动，声共振混合器使得粉末在容器内流动，而无需任何移动部件接触潜在的敏感成分。将制造过程完全密封在一个静电耗散容器中，可以显著降低静电放电（ESD）、冲击、摩擦或夹住材料而引发意外火灾的风险。此外，在混合过程中，密封容器无需任何技术人员接触潜在的敏感成分，因为在过程中无需刮下叶轮或混合器的材料。声共振混合方法已广泛应用于实验室规模的含能材料制备，包括推进剂和烟火。这种混合技术可实现快速且彻底的混合，并且具有良好的可重复性。实验室规模的结果表明，这种混合技术适用于干混、半湿混和湿混程序。

固体复合推进剂通常是在机械混合器中混合推进剂成分，然后进行浇铸固化工艺来生产的。这种传统的混合方法是一个相当精细且通常耗时的过程，因为推进剂含有敏感的高能材料，并展现出复杂的流变特性。传统混合过程包括制备预混物，随后进行数小时的机械混合，并在后续步骤中加入剩余成分。相对较新的声共振混合技术则是一种非接触式混合方法，它依赖于低频声场的应用来促进多相系统的混合。声共振混合技术能够显著减少混合时间并消除清理所需的时间和成本，从而大幅节约成本和时间。另一个优点是可以在外壳或抑制剂杯中直接进行混合，这样就省去了推进剂加工过程中的浇铸步骤。

在本研究中，通过传统的机械混合器加工和基于声共振混合的先进技术加工，制备了AN/HTPB基固体复合推进剂。推进剂固化后，制备横截面并用SEM 表征。此外，还测量了推进剂的密度和弹道性能。实验结果清楚地表明，无论是氧化剂颗粒、推进剂的均匀性、密度和燃速特性都非常相似，与所用的加工方法无关。由于声共振技术的强大混合能力，与传统的机械混合相比，所需的加工时间大幅减少，这意味着生产成本的显著节约。

虽然将声共振混合技术应用于更广泛的固体复合推进剂和其他使用不同氧化剂和爆炸材料的聚合物粘结炸药还需要积累更多的经验，但可以得出结论，声共振混合是一种非常有前景的先进加工技术，有望成为传统机械混合的有效替代方法。

声共振混合技术作为一种替代和改进的含能材料加工方法，正日益受到关注。本文描述了英国BAE系统公司对声共振混合技术的工艺参数和材料特性所进行的研究，并将其与传统生产方法合成的材料进行了比较。

声共振混合技术是在共振条件下将声波能量转化为机械运动。由此产生的振动可用于完成多种过程，不仅限于材料的涂覆、筛分和混合。

在能量学领域中，当前的制造方法可能涉及大量溶剂的使用、较长的加工时间、较高的废物产量、高剪切的运动部件，以及只能进行单一大批量生产的限制。通过声共振混合技术制造含能材料（例如聚合物粘结炸药、推进剂和烟火）的研究突显了众多潜在的优势。这些优势包括更短的加工时间、更好的混合均匀性、由于装载/批量大小具有灵活性而减少的废物产出，以及没有移动部件（潜在的点火源）。此外，声共振混合技术还能加工更高粘度的产品，这为开发新的能源产品系列提供了机会。

英国BAE系统公司一直在研究声共振混合技术处理一系列不同含能材料的能力，包括PBX和低易损性弹药（LOVA）推进剂配方。这些研究包括使用声共振混合技术处理含能材料，以找到合适的制造参数，然后进行材料分析以验证材料质量。在可能的情况下，将这些数据与传统生产方法得到的数据进行了比较。除了进行物理、化学和热分析外，在特定情况下，还进行了危险敏感性和性能测试。试验表明，通过声共振混合技术生产的含能配方在质量上至少与使用传统方法加工的材料相当，并且具有上述提到的优点。

利用凝胶燃料和凝胶氧化剂组合的试验导弹已被证明是非常有利的。未来导弹技术集成(FMTI)计划展示了凝胶推进剂的诸多优点，包括射程更远、杀伤能力更强、任务灵活性更大以及运营成本更低。

使用传统技术混合凝胶推进剂是有问题的。由于凝胶推进剂坚硬的特性，很难将其折叠并导入传统混合系统的叶轮中。最先进的凝胶推进剂混合系统相当复杂，它们的局限性包括：总处理时间长、混合均匀性差、旋转密封件问题、难以提取产品、内部构件（如叶轮、轴等）难以清洗、危险材料处理问题以及产品浪费。

声共振混合技术是一种新的解决混合和分散问题的方法，它与传统叶轮搅拌或超声波搅拌有着显著的不同。这项技术能够克服与传统混合相关的问题。声共振搅拌不是像叶轮搅拌那样通过诱导大量流体流动来混合，而是通过声波在整个介质中的传播来诱导微尺度湍流以实现混合。共振声学与超声波搅拌的区别在于，声能的频率低两个数量级，而混合的规模大两个数量级。另一个明显的区别是，声共振混合设备使用机械驱动的搅拌器，这种搅拌器可以做得足够大，以合理的成本执行工业规模的任务。

研究结果表明，声共振混合技术能够有效地制造凝胶和金属化凝胶推进剂。此外，当在常规混合和声共振混合的凝胶之间进行比较时，结果基本相同，在流变性和稳定性方面是相似的。这项技术的另一个好处是在生产金属化凝胶时的清洁和废物处理方面。声共振混合系统不需要内部桨叶，从清理的角度来看，这是非常重要的。唯一与推进剂接触的硬件是混合容器的内部，因此，只需在批次之间清洗混合容器。声共振混合技术已被证明是生产凝胶和金属化凝胶推进剂的一种先进可行的方法。