摘要：在B3LYP/6-31G**水平下,对四种四面体烷硝基衍生物进行理论研究.基于全优化构型,计算其红外光谱(IR)、热力学性质;通过设计合理等键反应计算其气相生成热(HOF);运用Kamlet-Jacobs方程估算其爆速(D)和爆压(p);通过计算和比较各化合物的两种可能引发键(C—C和C—N)离解能(EC—C和EC—N),确认该系列化合物的热解引发键和热稳定性.讨论了各性能参数与其结构参数的关系.兼顾高能量密度化合物(HEDC)的能量性质和稳定性要求,最终认为该系列化合物不可作为潜在HEDC.

摘要：用密度泛函理论B3LYP方法,在631G基组水平下设计和计算了高能量密度化合物六硝基六氮杂三环十二烷的结构和性质.由分子总能量、前线轨道能级和键集居数等电子结构参数,判别船式(α)比椅式(β)构象稳定.求得其IR谱频率和强度并作归属,报道了200～800K体系的热力学性质.基于理论计算密度和生成热,运用Kamlet公式预示了标题物的爆速和爆压,α构象的爆速和爆压分别为9.46km/s和41.74GPa,β构象则稍低些,分别为9.34km/s和40.02GPa.

摘要：用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在6-31G*基组水平下,全优化计算了系列硝胺类和硝基芳烃类爆炸物的几何构型,用Monte-Carlo方法和自编程序,基于0.001e·bohr-3等电子密度面所包围的体积空间求得分子平均摩尔体积(V)和理论密度(ρ).用Kamlet-Jacobs方程基于理论密度(ρ)和PM3计算生成焓(△Hf)估算标题物的爆速(D)和爆压(p),发现多环硝胺类化合物的爆轰性能优于芳烃硝基类化合物,故此,在寻求高能量密度材料(HEDM)时,我们应特别关注多环硝胺化合物.与ρ和D文献值比较,表明本理论计算方法和结果是适用可靠的.将爆速(D)和爆压(p)计算值与静电感度实验值(EES)进行比较和关联,发现:若对化合物进行细致分类讨论,则它们之间存在较好的线性关系.据此建议,在含能材料分子设计中,可通过理论计算爆轰性质(D或p)去预估难以定量求得或尚未合成的含能材料的静电火花感度值(EES).此外,我们还讨论了取代基对ρ,D和p的影响,也有助于分子设计.

摘要：在密度泛函理论 (DFT)B3LYP/ 6 3 1G 水平下 ,通过不破裂金刚烷分子骨架 (即选择金刚烷作为参考物 )的等键反应设计 ,比较精确地计算了系列多硝基金刚烷的生成热 .经验性基团加和法和半经验MO法 (AM1,PM3 ,MNDO ,MINDO/ 3 )均不适用于标题物生成热的估算 .4种半经验MO方法中 ,以PM3计算结果略好些 .探讨了生成热和分子结构的关系 ,发现桥头C上硝基使生成热减小 ,而偕二硝基使生成热增大 .运用生成热、前沿轨道能级差和C—NO2 键级等计算结果 ,阐明了标题物的相对稳定性 ,为新一代高能量密度材料 (HEDM)

摘要：用分子动力学(MD)方法,对(PEG/NG/BTTN)/NPBA/HMX/AP/PEG/N-100//HTPB/TDI复杂的推进剂/衬层模型体系进行295 K-NVT模拟研究,展示了组分分子的浓度分布和迁移状况,发现HMX和NPBA分子有向界面层迁移趋势,而AP则呈平均分布态势。以RDX等量取代HMX后所得新配方的MD模拟研究表明,前者拉伸模量(E)、体模量(K)和剪切模量(G)、柯西压(C12-C44)和K/G值均有明显下降,表明新配方的刚性、强度和延展性均有下降;新配方中引发键(N—NO2)最大键长(1.528)明显大于原配方中相应值(1.503),预示新配方感度增大、安全性将下降;比较RDX、HMX与其他组分之间的结合能,前者小于后者,预示新配方的相容性较差。

摘要：对30种硝基芳烃化合物进行DFT-B3LYP/6-311G**水平全优化计算,据所得量子化学参数分类建立了硝基苯类和硝基苯胺类化合物对圆腹雅罗鱼急性毒性(-lgEC50)的定量构效关系(QSARs)模型.结果表明,硝基苯类化合物的毒性主要由硝基基团的电荷(Q-NO2)和前线轨道能级差(△E)决定;硝基苯胺类化合物的毒性则由分子最低未占轨道能级(ELUMO)和△E决定.苯环上取代基的类型、数目和取代位置直接影响到标题化合物的毒性大小,强吸电子基如硝基会降低Q-NO2和ELUMO大小,使化合物毒性增强,且邻对位硝基取代的毒性高于间位取代;相反,给电子基团氨基的存在则会使化合物的毒性降低.总之,硝基是这两类化合物致毒的主要基团,将硝基包覆或还原为氨基应为此类化合物解毒的重要途径.最后以1,4-二硝基苯为例,模拟了其活性亚硝基中间产物与蛋白质中还原性巯基间的反应,并将其与硝基苯和1,3-硝基苯的反应活化能进行了比较,讨论了不同取代基数目和位置对分子活性的影响,结果与QSAR模型分析一致,进一步验证了硝基芳烃化合物的致毒历程,研究结果对品优高能炸药的分子设计也有助益.

摘要：用分子动力学(MD)方法,对HMX基含少量TATB、F2311(粘结剂)和石蜡(钝感剂)的4组分PBX的结构和性能进行模拟研究。为细致考察各组分对主体炸药的作用,对2组分体系(HMX/TATB,HMX/F2311和HMX/石蜡)也进行类似的MD模拟。为深入揭示钝感机理和钝感剂的作用,还对HMX和石蜡超分子体系的相互作用进行量子化学第一性原理DFT计算。此外,对纯HMX及以它为基的多组分PBX的爆热和爆速进行了理论估算。结果表明,各PBX的弹性较纯HMX的有所改善,以粘结剂组分对主体炸药的力学性能影响最大。各组分的加入均或多或少地降低主体炸药的爆热和爆速。钝感剂与HMX的相互作用很弱,PBX的钝感性不是由电子结构因素所造成。多组分PBX的理论配方设计需综合考虑各种复杂因素。

摘要：为研究固体推进剂的感度、热膨胀和力学性能,设计了不同配比、不同温度下的多组分高能模型体系进行分子动力学(MD)模拟。用其中易爆燃组分引发键的最大键长(Lmax)判别安全性,结果表明,在4种不同配比的五组分混合体系中,当质量比(PEG/NG/BTTN)∶AP∶HMX=2.5∶3.5∶2.3时,各引发键(O—N和N—N)的最大键长均为最大,预示该体系的安全性相对较差;(PEG/NG/BTTN)/AP/HMX/Al六组分混合体系中各Lmax值均随温度升高而单调递增,与感度随温度升高的实验事实一致。表明对复杂多组分体系热和撞击感度的相对大小,亦可用Lmax判别。基于六组分体系的MD模拟结果,预估了该体系在不同温度下的热膨胀系数,并用静态力学分析求得其弹性力学性能,该体系的柯西压为正值,其延展性较好。

摘要：为展示NEPE推进剂/衬层界面发生的交叉固化反应,设计搭建了PEG/N-100、HTPB/TDI和PEG/N-100//HTPB/TDI 3个简化模型,采用热力学方法,在扩展的MPCFF力场中,实现了不同体系的周期性分子动力学(MD)模拟,展示了界面交叉固化反应形成的新化学键(氨基甲酸酯键)。另外,求得并比较了三者的弹性力学性能。结果表明,推进剂/衬层体系弹性模量较大,亦即完成交叉固化反应后界面的刚性和强度都得到提高和改善,与实验事实相符。

摘要：建立空位和掺杂点缺陷模型,用分子动力学(MD)方法,研究晶体缺陷对β-环四亚甲基硝胺(HMX)和β-HMX/HTPB(端羟基聚丁二烯)高聚物粘结炸药(PBX)的力学性能和爆炸性能的影响.结果表明,相对于HMX"完美"晶体(1)考察缺陷晶体(2和3),以及相对于HMX完美晶体基PBX(1)考察缺陷PBX2和PBX3,均发现弹性系数和(拉伸、体积、剪切)模量下降,导致体系刚性减弱,延展性和韧性增强.这与在基炸药HMX晶体(1,2和3)中分别加入HTPB高聚物粘结剂形成PBX1,PBX2和PBX3呈现类似的相应的变化趋势和效果.此外,研究表明,爆炸性质也依赖于体系的组成和结构.因加入的是低能高聚物,故PBX(1),PBX(2)和PBX(3)的爆热、爆速和爆压均比相应的基炸药(1,2和3)低,即晶体(1)>PBX(1),晶体(2)>PBX(2),晶体(3)>PBX(3).PBX(1),PBX(2),PBX(3)与对应基炸药(1,2,3)的爆速和爆压取相同变化次序,亦即PBX(1)>PBX(2)>PBX(3)对应于晶体(1)>晶体(2)>晶体(3).这些计算结果和规律对PBX配方设计显然具有指导作用.