共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究

作     者：李重阳 黄勇力 孙长庆 张蕾 LI Chong-yang;HUANG Yong-li;SUN Chang-qing;ZHANG Lei

作者机构：湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 重庆市超常配位键工程与先进材料技术重点实验室长江师范学院重庆4081410 南洋理工大学新加坡639798 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 

基　　金：国家自然科学基金(11604017 21875024) 浙江省自然科学基金(LY18E060005) 

出 版 物：《含能材料》 (Chinese Journal of Energetic Materials)

年 卷 期：2020年第28卷第9期

页      码：854-860,I0006页

摘      要：为探究影响共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量的关键因素,基于第一性原理方法对六硝基六氮杂异伍兹烷/奥克托今(CL-20/HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷/三硝基甲苯(CL-20/TNT)、苯并三氧化呋咱/1,3,5-三硝基苯(BTF/TNB)、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮/5,6,7,8-四氢四唑并三嗪(NTO/TZTN)等16种共晶炸药的晶体结构、分子间相互作用、物理化学性质参数、晶体稳定性及爆轰能量进行了研究。结果表明,分子间氢键强度小于21 kJ·mol^-1时,共晶晶体稳定性主要由氢键数量决定;氢键强度大于21 kJ·mol^-1时,共晶晶体稳定性主要由氢键强度决定。相对于单组分炸药,共晶炸药大多具有较好的氧平衡和氮含量,但晶体密度普遍较小,导致爆轰能量相对于单组分炸药并无明显优势。以CL-20共晶炸药为例,共晶设计需提升分子间氢键的强度,而非仅增大氢原子计量比、增加氢键数量以提升晶体稳定性。该策略能兼顾较好的氧平衡、氮含量和晶体密度,从而实现共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量的实质性提升。

主 题 词：共晶炸药 晶体稳定性 爆轰能量 分子间相互作用 氢键 

学科分类：082604[082604] 081704[081704] 07[理学] 08[工学] 070304[070304] 0817[工学-轻工类] 0807[工学-电子信息类] 0826[工学-生物医学工程类] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0703[理学-化学类] 0811[工学-水利类] 0702[理学-物理学类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11943/CJEM2020020

馆 藏 号：203974022...