高能鈍感含能材料共晶理論研究與設計.pdf

1、在含能材料領域，共晶是改善炸藥性質(zhì)的一種手段。共晶是通過將兩種或兩種以上的分子以非共價鍵方式（包括：靜電吸引、氫鍵、二氫鍵、鹵鍵、范德華作用、π-π堆積等）結(jié)合到一起形成新晶體的方法。本文從三個方面研究：共晶炸藥摩爾配比、溫度-溶劑影響以及感度機理。
　　首先，基于分子動力學（MD）模擬以及量子化學中密度泛函理論（DFT）和MP2計算方法研究了2,4,6,8-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮雜異伍茲烷(CL-20)與1,1

2、-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）的共晶結(jié)構(gòu)。用MD方法研究了共晶組分的不同摩爾配比。預測了各個比例下共晶炸藥的性質(zhì)，包括：氧平衡（OB）,密度（d298k）和爆速（VD）。預測結(jié)果表明，CL-20/FOX-7在摩爾比為1:1時形成的可能性最大，并且滿足高能鈍感含能材料的要求。最后，利用分子中原子理論（AIM），約化密度梯度函數(shù)（RDG）和自然鍵軌道理論（NBO）進一步研究了分子之間的相互作用。利用韋伯格鍵級(WBI)分析方法確

3、定了在CL-20/FOX-7聚合物內(nèi)有弱氫鍵的相互作用。
　　其次，構(gòu)建了一個溫度-溶劑影響下的過氧化丙酮二聚體（DADP）/1,3,5-三溴-2,4,6-三硝基笨（TBTNB）-乙腈(ACN）界面模型來研究溶劑對共晶制備的影響機理。DADP/TBTNB共晶的晶體形貌借助Growth Morphology模型預測。然后構(gòu)建界面模型并在298K至358K溫度梯度為10K的范圍內(nèi)進行MD計算?；贐3LYP/6-311++G(d,p)

4、水平計算了DADP/TBTNB共晶結(jié)構(gòu)和ACN溶劑的表面靜電勢。界面模型的性質(zhì)（如：表面的面積和極性）是影響共晶制備的主要因素。性質(zhì)和能量的結(jié)果分析可得ACN溶劑分子在(11-1)面的吸附力比(200)、(110)和(020)面強，并且DADP分子與TBTNB分子形更容易在(200)和(110)界面模型中成共晶。ACN溶劑對DADP/TBTNB共晶的影響不止是能夠阻止晶體在某個面的生長，同時也可促進共晶分子之間的相互作用力。一般情況下溶

5、劑的影響隨著性質(zhì)（S值和極性）增加而增加。另外，ACN溶劑中DADP/TBTNB共晶更易在338K附近合成。
　　最后，建立了多層層狀結(jié)構(gòu)的壓縮和滑動模型來研究外界機械刺激的感度機理?；?DFT的廣義梯度近似理論（GGA），Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）泛函加Tkatchenko-Scheffler（TS）矯正來研究一系列共晶炸藥：DADP/1,3,5-三氯-2,4,6-三硝基笨（TCTNB）,DADP/

6、TBTNB和DADP/1,3,5-三碘-2,4,6-三硝基笨（TITNB）。結(jié)構(gòu)分析表明 GGA-PBE-TS適用于本文中的共晶體系。壓縮和滑動模型可以很好的解釋層狀結(jié)構(gòu)共晶炸藥的機械感度現(xiàn)象，例如DADP/TCTNB和DADP/TITNB。通過壓縮和滑動結(jié)果分析預測可得，相比于DADP/TITNB平行于b-c面的滑動，DADP/TCTNB和DADP/TITNB易在平行于a-c面的對角線方向滑動，并且易產(chǎn)生分子與分子之間的強斥力；DAD