硝胺类炸药在含能材料领域中应用广泛，是高能钝感炸药研究中不可或缺的部分。其中，1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）、环四亚甲基四硝胺（HMX）、六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）作为能量较高的硝胺类炸药是近年来的研究热点。微纳多级结构是介于微米与纳米之间的特殊结构，将微纳多级结构运用到高能钝感炸药的研究中，可为含能材料性能改善提供新的有效途径，使其不仅具备微米尺度和纳米尺度的特性，还能获得新的结构性能。模板法是一种直接构筑微纳多级结构的方法，具有简单高效的优点。鉴于此，本论文以FOX-7、HMX和CL-20为研究对象，利用可降解模板诱导炸药原位结晶，获得与模板具有相似结构的微纳多级结构炸药，并利用扫描电子显微镜（SEM）、粉末X射线衍射（PXRD）、红外光谱（IR）、高效液相色谱（HPLC）、差示量热扫描（DSC）、热重（TG）等现代分析测试技术对样品的结构和性能进行表征，主要的研究内容如下：
　　（1）通过4,4-二氨基二苯醚（ODA）和多聚甲醛（POM）在N-甲基吡络烷酮（NMP）中发生高温聚合反应，制备得到聚半缩醛（PHA）气凝胶。对所制备的PHA气凝胶的微观形貌、结构和热性能进行了表征。结果表明，PHA的体积密度为0.1052 g·cm-3，比表面积为67.18 m2·g-1，孔隙率为90%，是构筑微纳多级结构的理想模板材料。
　　（2）以PHA气凝胶为模板，采用蒸发结晶的方法，首先制得PHA-HMX复合物。用10%的稀硫酸去除模板，获得三维多孔纳米结构HMX（nano-HMX）。探究了不同溶剂、溶液浓度、结晶时间对HMX结晶的影响，并对样品进行了结构表征和性能测试。SEM结果显示，nano-HMX较好地保留了模板PHA的三维多孔纳米结构。XRD测试结果表明，nano-HMX的晶型与Raw-HMX一致，仍为稳定的β型，通过谢乐公式计算得到其平均晶粒尺寸为92.40 nm。与Raw-HMX相比，nano-HMX的放热峰温延后0.5℃，分解焓增大了31 J·g-1，表观活化能提高了58.11 kJ·mol-1，表明其热稳定性与热分解效率均有提高。nano-HMX的特性落高H50从36 cm增加至66.43 cm，表明其撞击感度大大降低。
　　（3）采用与HMX类似的方法来制备了CL-20样品。SEM表征结果显示，去模板后的CL-20（mn-CL-20）未能很好地保留模板PHA的三维空间结构，仅有少数颗粒达到纳米级。XRD测试表明mn-CL-20的晶型从ε型转变为β型。热分析结果表明，mn-CL-20的分解峰温较文献中β-CL-20的246℃提前至236.22℃，且热分解失重率增加6%。撞击感度测试结果显示所制备的β型mn-CL-20的特性落高H50比文献中β-CL-20的数值大4 cm，表明所制备的CL-20的撞击感度有所降低。
　　（4）采用与 HMX类似的方法来制备具有三维多孔纳米结构的 FOX-7（nano-FOX-7），并对各样品进行了结构表征和性能测试。SEM结果显示FOX-7更为完整的保留了模板的三维多孔纳米结构，其颗粒尺寸达到了纳米级。XRD测试表明nano-FOX-7的晶型和Raw-FOX-7一致，仍为α型，通过谢乐公式计算得到其平均晶粒尺寸为83.68 nm。相较于原料FOX-7，具有三维纳米多孔结构nano-FOX-7的转晶峰和低温分解峰分别延后11.3℃和21.3℃，分解放热几乎全部集中在高温分解峰（291.0℃），放热量从原料的1309 J·g-1增加到1421 J·g-1，表观活化能从408.80 kJ·mol-1提高到537.42 kJ·mol-1，增幅达31.46%，表明其热稳定性与能量释放效率均得到明显改善。
　　以可降解的PHA气凝胶为模板，通过对三种典型的硝胺类炸药微纳多级结构的构筑结果说明，该模板对具有强的分子内和分子间氢键的FOX-7炸药，模板效应更为明显，性能改善也更为显著。其次是HMX，效果最不理想的是CL-20，不仅粒径未能达到纳米级，三维孔结构塌陷明显，且晶型还发生改变，未能达到预期效果。研究结果表明，以PHA气凝胶为模板来构筑硝胺类炸药的微纳多级结构具有一定的选择性。