DNTF（3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱）能量密度高、氧平衡好，是含能材料里的“明星”组分。但它熔点低、易流动，传统成型思路很难把它做成结构可控的微小装药。这项工作的思路很直接：以 DNTF 为基、NC 与 Viton 为粘结剂，配成全液态含能墨水，再用 DIW 直写把它“打印”成结构可控的装药。
以 DNTF 为基体，加入硝基纤维素（NC）与 Viton 作粘结剂，配成全液态含能墨水。之所以选 NC + Viton 组合，是因为两者在能量与工艺上互补：NC 自带含能、减少惰性稀释，Viton 的氟碳链带来低表面能与良好弹性，既帮助润湿 DNTF 颗粒、又缓冲打印应力。把 DNTF 做成全液态而非熔融态，也避开了直接加热到熔融温度带来的感度与分解风险，工艺更安全。全液态体系不需要大量挥发性溶剂，组分在墨水里高度均一，固化后颗粒呈类球形、粒径在 1–2 mm 量级，有利于致密堆积；相比需要大量溶剂挥发的膏状油墨，它在保形与致密度上更有优势，也更适配连续直写，不容易因溶剂迁移产生气孔或开裂缺陷。
图1（对应原文 Fig.1）：原料 DNTF 与 DNTF 基复合材料的 SEM 形貌
XRD 显示 DNTF 基复合材料与原料 DNTF 衍射角基本吻合，说明直写与固化没有引入明显新相，体系物相稳定。DSC 揭示了原料 DNTF 与复合材料的放热行为差异：粘结剂的加入改变了热分解窗口，DNTF 自身的分解放热峰位置与强度随配方而变。从工程角度，热分解峰的位移要控制在安全区间内——若粘结剂使分解明显提前，装药在储存或慢速受热时更易触发；若过迟，则起爆能量耦合变差。文中数据表明该配方在常用储存温度下保持稳定，直写热历史也未诱发提前分解。DNTF 熔点偏低，直写温度窗口本就窄，热行为数据直接约束了打印时料筒的温控范围：温度要高于墨水流动阈值、又必须远低于 DNTF 熔融与分解温度，留给工艺的余量并不宽。
图2（对应原文 Fig.2）：原料 DNTF 与 DNTF 基复合材料的 XRD 谱
图3（对应原文 Fig.3）：原料 DNTF 与 DNTF 基复合材料的 DSC 曲线
全液态墨水的流变行为决定了它能否稳定直写：需要静止时自支撑、挤出时顺畅。流变上，墨水呈明显剪切变稀——低剪切（静止保形）时粘度高、能扛住自身重力不塌，高剪切（针头挤出）时粘度骤降、顺利流出，这种宽跨度的流变窗口正是它能兼顾“细线宽”与“高致密度”的原因。文中复合材料致密度达到理论最大密度（TMD）的 93.16%，对应孔隙率仅约 6.84%，说明墨水在挤出后保形良好、层间结合紧密，没有明显孔隙。高致密度直接关联爆轰性能——孔隙会散射爆轰波、拉低爆速，因此致密度是含能直写件能不能“顶用”的关键指标；93% 以上的致密度已接近传统压装工艺水平，意味着 DIW 直写也能做出接近压装质量的含能结构。线宽越细，对挤出压力恒定度的要求越高，这也正是设备压力闭环要解决的。
爆轰对比实验展示了 DNTF 基复合材料的爆轰响应，样品在起爆后呈现典型的完全反应形貌；爆速测试给出了关键数据——在 1 mm 宽度下爆速约 8580 m/s。把这一数值放到背景下看：块体 DNTF 理论爆速在 8800 m/s 量级，1 mm 宽度仍保留约 97% 的水平，说明尺度效应很小，细线宽结构并未明显损失性能。同时临界起爆尺寸约 0.01 mm，意味着这种直写结构在极小尺度上仍能可靠起爆，为“用打印直接布线含能回路”提供了可能。这对微尺度含能元件（微发火、微小装药）很有价值：既要有足够高的爆速，又要在微小尺度上不“哑火”——临界尺寸越小，能做的结构越精细，微尺度设计的自由度越高。
图4（对应原文 Fig.4）：DNTF 基复合材料爆轰对比
图5（对应原文 Fig.5）：DNTF 基复合材料爆速测试
这项工作证明了全液态 DNTF 墨水可直写并具备高爆速响应，但走向工程化仍有环节要补：一是 DNTF 熔点低，打印环境温度窗口窄，需精确控温防止堵针或塌陷，温控精度直接决定良率；二是 1–2 mm 粒径描述偏粗，更高分辨率的微结构还需更细的组分调控与更细的针头；三是微尺度装药的批量一致性与安全性验证尚未充分，距量产还有差距。此外，含能墨水的工艺安全不能只靠配方：料筒、针头里的残余含能物必须可快速、无死角地清洗，设备最好具备防爆与本质安全设计，这也是从实验室走向车间最现实的一道坎。其流变调控逻辑——把高能量密度与可打印性放进同一配方——对其它含能体系也有借鉴意义：只要找对粘结剂与固含量平衡，难成型的炸药也能变成“墨水”。
微尺度含能元件正成为微机电、微推进与微起爆领域的刚需：卫星姿控微推力器、安全气囊微气体发生器、微型引信等，都需要在毫米甚至亚毫米尺度上布置可靠起爆与稳定爆轰的结构。DIW 直写天然擅长把含能材料“按需布放到空间坐标”，配合本文这类高致密度、低临界尺寸的墨水，正好切入这一方向。这类应用对结构精度与一致性要求极高，往往要在三维空间里排布复杂装药形貌，是 DIW 相比传统浇铸模压最突出的优势场景。对设备厂家而言，难点不在“能打”，而在“打得准、打得稳、打得安全”——这正是 DIW 整机在压力闭环、温控与防爆清洗上要啃的硬骨头。
全液态 DNTF 墨水把“高能量密度”和“可打印性”放在了同一个配方里，其流变调控逻辑对其它含能体系也有借鉴意义。铂邦科技专注DIW 浆料直写设备研发制造，配套 DLP 光固化复合成型模块，可针对含能、陶瓷、催化等体系的油墨特性，提供标准化打印整机、压力挤出系统与专属浆料工艺全流程技术服务。
铂邦科技是 DIW 浆料直写 3D 打印设备厂家，设备软硬件全栈自研，内置诸多工程算法，可快速构建网格、晶格、二十四面体等平面与三维结构；算法一键生成点阵打印代码，并支持手绘建模，无需 CAD 工程背景。全栈工程师团队，支持你提想法、我们开发算法加硬件。
此外，我们也提供从料筒、针头到挤出模块的全链条通用配件，兼容不同品牌的主流 DIW 设备（不区分设备品牌），并支持整机定制开发与设备升级。
📌 持续跟踪 DIW 前沿？关注「铂邦科技」公众号，获取本文完整配图版、更多文献解读与原创工艺手记。查看全部技术前沿 →
扫码关注，第一时间获取 DIW / DLP / 静电纺丝 3D 打印技术前沿、顶刊解读与设备资讯
微信扫一扫，或长按识别二维码关注
正在加载推荐文章……