本文主要研究内容
作者刘广瑞（2019）在《CL-20基含能晶体结构及热性能研究》一文中研究指出：2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷（CL-20）是目前能量最高的第三代含能材料之一,虽然它在军事和工业领域已得到广泛应用,但由于其较高的撞击感度带来的安全性问题,使它的实际应用受到了很大限制。本文利用密度泛函理论（DFT）、密度泛函紧束缚理论（DFTB）以及结构分析等一些方法,研究了CL-20的多晶型现象,多晶型的初始热分解机理以及CL-20基共晶的堆积结构特点。主要研究内容如下:（1）利用密度泛函理论（DFT）方法对β-、γ-、ε-、ζ-四种晶型的CL-20晶胞进行了结构优化计算,优化后晶胞体积的相对误差都在1%以内。根据热力学原理的要求,ε-CL-20拥有最低的总能量,是最稳定的CL-20晶型。相比较四种CL-20晶型的分子构象能和晶格能,我们得出是晶格能的优势决定了ε-CL-20是四种晶型CL-20中最稳定的晶型。与常温常压条件下的三种晶型相比,几个GPa压力下的ζ-CL-20在分子体积上只有微小的差异,这是因为几个GPa的高压只是缩短了CL-20分子间的距离而不是压缩了分子的体积。在四种晶型的CL-20晶胞中,H···O、O···O和N···O原子间密接触控制着晶体的分子间相互作用,也就是说,CH2和NO2以及两个NO2之间的分子间相互作用是CL-20晶胞中最强的分子间相互作用,它们控制着CL-20晶胞的稳定性。（2）基于自洽电荷-密度泛函紧束缚（SCC-DFTB）理论,用分子动力学（MD）的方法模拟了β-、ε-、γ-三种常温常压下能稳定存在的CL-20晶型超晶胞在300-2000K程序升温加热,1000K、1500K、2000K恒温加热这四种加热条件下的热分解反应。得出在温度较低的加热条件下,CL-20的热分解和晶型密切相关,热稳定性较低的β-CL-20最先分解完全,热稳定性最高的ε-CL-20最后分解完全;而在温度较高的极端加热条件下,三种晶型CL-20的热分解几乎没有差别。CL-20的初始热分解反应有三种形式,一个是N-NO2键的断裂脱掉一个硝基,一个是C-N键的断裂导致开环,一个是C-C键断裂导致开笼。其中N-NO2键断裂的反应占绝对优势,在三种晶型的各个加热条件中都占到了极大的比例,C-N键断裂在每个晶型的分解中都有发生,但C-C键断裂的开环反应在γ-CL-20没有发生。（3）综合研究了2018年前报道的27个CL-20基共晶的晶体堆积结构,主要关注构象异构体的类型以及它们的种群,组分之间的化学计量比,分子堆积模式,分子间相互作用,堆积系数以及堆积密度,并通过理论计算对它们进行了分析。得出在CL-20基共晶中CL-20分子拥有五种构象,包括β-、γ-、η-、ε-和ζ-构象;以及五种分子间化学计量比;两个类型的CL-20分子构象可以同时存在于一个CL-20基共晶中。在CL-20基共晶的分子堆积中有波浪型、三明治型、管型以及笼型四种堆积模式,O···H、O···N和O···O原子间密接触主导了较弱的分子间相互作用。较弱的分子间相互作用来自组分分子酰基/醚基上的O原子和CL-20上的H原子之间的HBs和p（CL-20的NO2基团上的O原子）-π（组分分子上的大π键）相互作用。CL-20基共晶中和了两个组分分子单组分晶体的密度,且在堆积密度上都没有超过ε-CL-20。发现O原子和N原子的含量越高,可以使堆积系数和堆积密度变的越大。综上通过对CL-20基含能晶体的综合性研究,希望为之后CL-20基含能材料的发展提供思路和参考。
Abstract
2,4,6,8,10,12-liu xiao ji -2,4,6,8,10,12-liu dan za yi wu ci wan （CL-20）shi mu qian neng liang zui gao de di san dai han neng cai liao zhi yi ,sui ran ta zai jun shi he gong ye ling yu yi de dao an fan ying yong ,dan you yu ji jiao gao de zhuang ji gan du dai lai de an quan xing wen ti ,shi ta de shi ji ying yong shou dao le hen da xian zhi 。ben wen li yong mi du fan han li lun （DFT）、mi du fan han jin shu fu li lun （DFTB）yi ji jie gou fen xi deng yi xie fang fa ,yan jiu le CL-20de duo jing xing xian xiang ,duo jing xing de chu shi re fen jie ji li yi ji CL-20ji gong jing de dui ji jie gou te dian 。zhu yao yan jiu nei rong ru xia :（1）li yong mi du fan han li lun （DFT）fang fa dui β-、γ-、ε-、ζ-si chong jing xing de CL-20jing bao jin hang le jie gou you hua ji suan ,you hua hou jing bao ti ji de xiang dui wu cha dou zai 1%yi nei 。gen ju re li xue yuan li de yao qiu ,ε-CL-20yong you zui di de zong neng liang ,shi zui wen ding de CL-20jing xing 。xiang bi jiao si chong CL-20jing xing de fen zi gou xiang neng he jing ge neng ,wo men de chu shi jing ge neng de you shi jue ding le ε-CL-20shi si chong jing xing CL-20zhong zui wen ding de jing xing 。yu chang wen chang ya tiao jian xia de san chong jing xing xiang bi ,ji ge GPaya li xia de ζ-CL-20zai fen zi ti ji shang zhi you wei xiao de cha yi ,zhe shi yin wei ji ge GPade gao ya zhi shi su duan le CL-20fen zi jian de ju li er bu shi ya su le fen zi de ti ji 。zai si chong jing xing de CL-20jing bao zhong ,H···O、O···Ohe N···Oyuan zi jian mi jie chu kong zhi zhao jing ti de fen zi jian xiang hu zuo yong ,ye jiu shi shui ,CH2he NO2yi ji liang ge NO2zhi jian de fen zi jian xiang hu zuo yong shi CL-20jing bao zhong zui jiang de fen zi jian xiang hu zuo yong ,ta men kong zhi zhao CL-20jing bao de wen ding xing 。（2）ji yu zi qia dian he -mi du fan han jin shu fu （SCC-DFTB）li lun ,yong fen zi dong li xue （MD）de fang fa mo ni le β-、ε-、γ-san chong chang wen chang ya xia neng wen ding cun zai de CL-20jing xing chao jing bao zai 300-2000Kcheng xu sheng wen jia re ,1000K、1500K、2000Kheng wen jia re zhe si chong jia re tiao jian xia de re fen jie fan ying 。de chu zai wen du jiao di de jia re tiao jian xia ,CL-20de re fen jie he jing xing mi qie xiang guan ,re wen ding xing jiao di de β-CL-20zui xian fen jie wan quan ,re wen ding xing zui gao de ε-CL-20zui hou fen jie wan quan ;er zai wen du jiao gao de ji duan jia re tiao jian xia ,san chong jing xing CL-20de re fen jie ji hu mei you cha bie 。CL-20de chu shi re fen jie fan ying you san chong xing shi ,yi ge shi N-NO2jian de duan lie tuo diao yi ge xiao ji ,yi ge shi C-Njian de duan lie dao zhi kai huan ,yi ge shi C-Cjian duan lie dao zhi kai long 。ji zhong N-NO2jian duan lie de fan ying zhan jue dui you shi ,zai san chong jing xing de ge ge jia re tiao jian zhong dou zhan dao le ji da de bi li ,C-Njian duan lie zai mei ge jing xing de fen jie zhong dou you fa sheng ,dan C-Cjian duan lie de kai huan fan ying zai γ-CL-20mei you fa sheng 。（3）zeng ge yan jiu le 2018nian qian bao dao de 27ge CL-20ji gong jing de jing ti dui ji jie gou ,zhu yao guan zhu gou xiang yi gou ti de lei xing yi ji ta men de chong qun ,zu fen zhi jian de hua xue ji liang bi ,fen zi dui ji mo shi ,fen zi jian xiang hu zuo yong ,dui ji ji shu yi ji dui ji mi du ,bing tong guo li lun ji suan dui ta men jin hang le fen xi 。de chu zai CL-20ji gong jing zhong CL-20fen zi yong you wu chong gou xiang ,bao gua β-、γ-、η-、ε-he ζ-gou xiang ;yi ji wu chong fen zi jian hua xue ji liang bi ;liang ge lei xing de CL-20fen zi gou xiang ke yi tong shi cun zai yu yi ge CL-20ji gong jing zhong 。zai CL-20ji gong jing de fen zi dui ji zhong you bo lang xing 、san ming zhi xing 、guan xing yi ji long xing si chong dui ji mo shi ,O···H、O···Nhe O···Oyuan zi jian mi jie chu zhu dao le jiao ruo de fen zi jian xiang hu zuo yong 。jiao ruo de fen zi jian xiang hu zuo yong lai zi zu fen fen zi xian ji /mi ji shang de Oyuan zi he CL-20shang de Hyuan zi zhi jian de HBshe p（CL-20de NO2ji tuan shang de Oyuan zi ）-π（zu fen fen zi shang de da πjian ）xiang hu zuo yong 。CL-20ji gong jing zhong he le liang ge zu fen fen zi chan zu fen jing ti de mi du ,ju zai dui ji mi du shang dou mei you chao guo ε-CL-20。fa xian Oyuan zi he Nyuan zi de han liang yue gao ,ke yi shi dui ji ji shu he dui ji mi du bian de yue da 。zeng shang tong guo dui CL-20ji han neng jing ti de zeng ge xing yan jiu ,xi wang wei zhi hou CL-20ji han neng cai liao de fa zhan di gong sai lu he can kao 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中北大学的刘广瑞，发表于刊物中北大学2019-07-04论文，是一篇关于多晶型论文,热分解论文,共晶论文,中北大学2019-07-04论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中北大学2019-07-04论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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