CL-20-HMX含能共晶THz光譜的理論研究.pdf

1、近年來，通過共結(jié)晶的方式來協(xié)調(diào)炸藥能量與安全性之間的矛盾關(guān)系，改善炸藥的綜合性能已成為含能材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而，在無法得到單晶X射線衍射數(shù)據(jù)的情況下，要嚴(yán)格表征共晶樣品是非常困難的，特別是區(qū)分物理混合物和真正的共晶物質(zhì)，這是由于含能分子在結(jié)晶過程中易形成溶劑化物和/或多晶型。因此，尋求有效的共晶炸藥表征手段，將是共晶炸藥發(fā)展和進(jìn)一步應(yīng)用必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。
　　由于共晶炸藥的形成主要依靠范德華力、氫鍵、鹵鍵、π-π堆積等弱

2、的分子間相互作用力，而這些相互作用的振轉(zhuǎn)能級(jí)躍遷正好位于太赫茲（THz）譜的檢測范圍。因此，本論文以CL-20/HMX共晶炸藥作為模型體系，采用分子動(dòng)力學(xué)模擬與量子力學(xué)相結(jié)合的方法，對共晶單體和CL-20/HMX共晶THZ光譜進(jìn)行理論模擬，同時(shí)對其特征吸收峰進(jìn)行對應(yīng)振動(dòng)模式分析。研究不同濃度空位缺陷對共晶CL-20/HMXTHZ光譜的影響。本論文的研究結(jié)果將為THz光譜在共晶炸藥方面的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，拓寬THz光譜的應(yīng)用范圍

3、，豐富THz光譜的研究方向。
　　具體研究內(nèi)容和主要結(jié)果如下：
　?。?）共晶單體CL-20和 HMX晶體 THz光譜的理論研究：對CL-20和HMX單體的THz譜進(jìn)行理論模擬，并對其振動(dòng)歸屬進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，和實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)相比，模擬得到的β-HMX及β-、?-和γ-CL-20的THz光譜與實(shí)驗(yàn)值吻合很好。不同晶型的CL-20由于晶格堆積以及分子間相互作用種類和強(qiáng)度的差異，而呈現(xiàn)出不同的THz譜。
　?。?）CL-2

4、0/HMX共晶THz光譜的理論研究：對CL-20/HMX共晶THz譜進(jìn)行理論模擬，并分析其振動(dòng)歸屬。結(jié)果顯示，CL-20/HMX共晶和其單體CL-20和HMX相比，出現(xiàn)了5個(gè)新的特征吸收峰，分別位于0.23、0.49、1.47、1.73和2.27THz處。除0.23THz處的晶格振動(dòng)峰外，其它吸收峰主要起源于分子間的C–H···O氫鍵、O···O和N···O相互作用。其中1.1、1.47和1.73THz為C–H···O氫鍵，2.27TH

5、Z為O···O相互作用以及少量的N···O相互作用。對共晶形成起主要作用的異相分子間C–H···O氫鍵，主要反映在1.73THz處。
　　（3）空位缺陷對CL-20/HMX共晶THz光譜的影響：建立含不同空位濃度的CL-20/HMX共晶模型及（010）晶面模型，對其THz譜進(jìn)行理論模擬及解析，探討空位缺陷對其THz譜的影響。結(jié)果表明，空位缺陷導(dǎo)致CL-20/HMX共晶晶體結(jié)構(gòu)松弛，晶體場效應(yīng)減弱，孔洞表面或附近的分子排列混亂。此外