王开明[1]2001年在《含硝基炸药撞击感度与其分子内静电势关系的研究》文中进行了进一步梳理在民用和国防科技中，高能炸药的应用日益广泛。高能炸药的研究水平是衡量国防实力的重要标志。为了寻找改善炸药性能的途径，本文基于分子的电子结构层次，计算了C—NO_2键中点的静电势，并以此为判据深入研究了影响炸药感度的因素。 本文利用从头算法，计算了硝基苯衍生物、甲苯类硝基衍生物、苯酚类硝基衍生物以及苯胺类硝基衍生物等炸药分子C—NO_2键中点静电势、分子的偶极矩及分子中各元素所带的净电荷。根据分子结构、静电势最大值、实验撞击感度及分子中各元素所带的净电荷，对影响炸药感度的因素及DATB和TATB的特殊稳定性进行了分析。通过分析，我们发现，影响上述炸药撞击感度的因素主要有硝基、甲基、羟基和胺基。在其它取代基的数目以及这些取代基在苯环上的位置相同时，上述炸药的撞击感度随硝基、羟基、甲基等取代基数目的增加而增大，随胺基数目的增加而减小。在同分异构体中，由于硝基与非硝基取代基的相对位置不同，使得两类取代基之间的相互作用强弱不同，从而使同分异构体的撞击感度产生差异。以上研究对于在分子水平上，通过控制影响炸药感度的因素，设计并合成符合实际需要的新型炸药分子具有一定的借鉴意义。
杜军良, 舒远杰, 罗娅君, 胡晓黎, 边清泉[2]2011年在《芳香族炸药撞击感度的理论研究进展》文中进行了进一步梳理评价了判断炸药撞击感度相对大小的理论判据,包括:"最小键级原理","热解引发反应活化能"等多种判据。并比较了它们的优劣和适用性。
董洁[3]2005年在《含硝基炸药分子的结构与感度研究》文中指出键离解能(bond dissociation energy,BDE)是影响化学活性的一个基本因素,也是自由基过程中的关键因素。高能炸药的分子裂解一直被认为是炸药爆炸的一个重要环节,特别是炸药的起爆和引发被认为与炸药分子中最弱键离解能量有很大关系。而含硝基类炸药是很重要的一类高能炸药,分子中C-NO_2键是该类炸药爆炸和热分解的引发键。本文基于对分子结构的分析,计算了断裂C-NO_2键和N-NO_2键的离解能,并以此为判据深入研究了其与炸药感度的关系。 本文采用密度泛函理论中的B3LYP方法,取6-31G~*基组,分别对含alphaC-H键的硝基芳香族炸药以及几种硝胺类炸药的分子结构和能量进行研究,讨论了含alpha C-H键的硝基芳香族炸药分子中C-NO_2键离解能的强弱与其位置的关系,并且通过计算两种系列分子的键离解能,将其与该分子对应的感度相比较和关联,发现此两类分子的键离解能与感度之间确实存在一定的关系;另外,我们还特别对一种能够合成复杂含能材料的重要初始原料——二硝基尿素(DNU)的结构和性质进行DFT的研究;最后,由于分子间的相互作用一直是量子化学研究的一个热点领域,其在化学、物理、生物乃至高能体系分子的爆炸性质方面的理论探讨都具有重要意义。本文对最简单的叁原子水分子的二聚体的相互作用进行研究。利用从头算方法,在HF/6-31G~(**)水平下得到了水二聚体势能面上的7种优化构型,通过对分子中原子间最短距离、分子间质心距离与各构型相互作用能的关系进行分析、比较,得到了最稳定的构型。希望通过对这种最简单的水分子二聚体的研究,对以后的炸药分子间的相互作用的研究有所帮助。
宋华菊[4]2004年在《炸药感度的量子化学研究》文中研究表明芳香族硝基化合物是一类重要的高能化合物。作为炸药，具有化学安定性好，感度较低，能量适中，原料来源广泛，制造方便，成本低廉等优点，是目前用量最大用途最广的一类单质炸药。感度是爆炸物对外界刺激的敏感程度，是火药、炸药和起爆药的基本属性。在外界撞击作用下炸药发生爆炸的难易程度即该炸药的撞击感度。感度通常依靠实测，从理论上加以判别是人们追求的目标，故研究炸药感度与结构的关系一直是该领域的热点。本文运用密度泛函理论(DFT)方法，对系列苯的硝基衍生物、苯胺类硝基衍生物、甲苯的硝基衍生物和苯酚的硝基衍生物进行计算研究。研究了它们的几何构型、电子结构、自然键轨道、IR光谱、热力学性质等，重点研究了它们的实验撞击感度与分子结构之间的关系。现将研究结果与结论概述如下： 1．对于该四类物质，从分子几何构型、前线分子轨道组成、轨道相互作用稳定化能分析得出一致的结论，即分子中电子离域倾向较强，分子存在较强的共轭性。 2．苯胺类硝基衍生物和苯酚的硝基衍生物分子中存在分子内氢键。即对于苯胺的硝基衍生物，氨基上的氢原子(H)与邻位硝基(-NO_2)中的氧原子(O)形成氢键；对于苯酚的硝基衍生物，酚羟基(-OH)上的氢原子(H)与邻位硝基(-NO_2)中的氧原子(O)形成氢键。 3．苯胺类硝基衍生物和苯的硝基衍生物，热解引发键为C-NO_2，实验撞击感度与C-NO_2的最小键级之间存在平行一致的递变关系，在第一性原理水平下证实了“最小键级原理”。 4．甲苯的硝基衍生物的热解引发反应为异构化反应——α_(C-H)中的C-H键断裂，氢原子转移到邻位硝基(-NO_2)中的氧原子上，生成新的异构体化合物。因而实验撞击感度与引发键C-H的键级之间存在平行一致的递变关系，实验撞击感度与热解引发反应活化能之间基本上存在平行一致的递变关系。 5．苯酚的硝基衍生物的热解引发反应为异构化反应——酚羟基中的氢氧(O-H)键断裂，氢原子迁移到邻位硝基(-NO_2)中的氧原子上，形成新的异构体化合物。因而，实验撞击感度与O-H键的键级之间存在平行一致的递变关系。实验撞击感度与热解引发反应的活化能之间存在平行一致的递变关系。
黄琛鸿[5]2013年在《混合炸药机械感度理论预测研究》文中研究说明机械感度的高低是决定炸药能否安全使用的关键因素之一，对混合炸药机械感度性能的预测研究，可以使我们在混合炸药设计阶段就能预测出其感度性能，就可大大减小机械感度实验的工作量和盲目性，由于混合炸药是最常用的炸药，所以，对混合炸药机械感度性能的预测研究就显得尤为重要。国内外已经通过传统的公式和一定的规则，找到了用来预测炸药感度性能的方法。而本文是采用活性指数的方法，以一种新的途径，对炸药性能与结构之间的关系进行了研究，并初步建立了用来预测混合炸药机械感度性能的模型。为了预测混合炸药的机械感度性能，利用单质炸药活性指数与撞击感度的相关性为基础，分别对以HMX基和RDX基的混合炸药撞击感度数据进行研究，通过统计软件origin对相关数据建立经验计算模型。同时，也利用此办法对混合炸药的摩擦感度进行了研究。对混合炸药撞击感度与活性指数的经验计算模型设计了验证实验，结果表明，预测值与试验值的相对误差大部分在±10%以内，使用混合炸药活性指数预测炸药的机械感度具有一定的可行性。
钟汨[6]2018年在《固相硝基甲烷感度及其调控的理论研究》文中进行了进一步梳理随着含能材料在民用及军事领域的广泛应用,人们对其高压下基本物性的研究十分重视。尤其从微观结构入手,探究压力对含能材料结构及性质的影响,具有重大的科学意义,有利于进一步理解含能材料在外界压力下几何结构的变化、力学性能的变化以及撞击感度大小的变化,使得我们得以更加深入地认识含能材料在发生爆炸时复杂的反应过程。撞击感度与含能材料的安全性能密切相关,在实际应用中,含能材料高能量密度特点与其安定性特征相互制约,为了寻求具有高能量密度且高安全性能的含能材料,需要对含能材料撞击感度开展调控性研究,并改善其爆轰性能,使人们能够通过改变外界条件得以调节含能材料撞击感度大小,实现对含能材料撞击感度的可操控性操作。基于上述问题,本论文采用第一性原理方法,对结构最为简单的硝基类含能分子晶体,硝基甲烷(NM),在高压下的基本物性进行了一系列研究;通过掺杂引入缺陷,研究了掺杂缺陷对NM撞击感度的影响;并构建表面模型,研究了不同表面下NM的撞击感度。首先,研究了压力对硝基甲烷基本物性的影响。计算研究表明,零压下采用GGA-PBE+G方法得到的NM结构参数与实验值及理论值具有很好的一致性;硝基甲烷分子中甲基在低压范围内有较为明显的转动现象,然而随着压力的增加,甲基转动变得愈发困难;并且,我们发现硝基甲烷晶体的弹性常数以及各力学参数均随着压力的增加而增大,表明NM的力学性能随着压力增大而增强;硝基甲烷的电子结构在加压条件下也受到了影响,其带隙值随着压力的增加而减小,表明NM的撞击感度随着压力增大而增大。其次,研究了空位缺陷、水分子/乙二胺分子掺杂对硝基甲烷几何结构性质、力学性质及撞击感度的影响。结果显示,与体相结构相比,含有空位、水分子/乙二胺分子的硝基甲烷晶体,其带隙值均有所减小,其中,含有乙二胺分子的晶体表现得尤为突出,表明乙二胺对NM具有敏化作用。同时,含空位缺陷的晶体,其力学性能被大大削弱,并且从缺陷形成能看出,体相结构生成缺陷晶体是一个吸热过程。随后,引入原子间隙掺杂,研究了金属原子掺杂对NM几何结构性质、电子结构性质及撞击感度的影响。我们发现金属原子周围的NM分子受到了明显的影响;其中,金属原子(Fe、Co、Ni)、硼原子(B)、氢原子(H)对NM的电子结构影响最大,使得NM晶体内的电子发生了重排,从而在能带结构禁带区域生成了新的电子态,产生了缺陷能级,使得相应的带隙值小于体相结构的带隙值,从而增大了NM的撞击感度。最后,研究了不同表面下硝基甲烷几何结构及撞击感度的各向异性。计算了五个低指数面,包括(100)、(001)、(101)、(110)、(111)。各表面模型能带结构的带隙值大小不等,表明不同表面模型撞击感度大小表现出明显的各向异性。其中,(111)面带隙值最小,为2.687eV,表明NM在该表面的撞击感度最大,计算所得的表面能与NM晶体的撞击感度具有相关性,表面能越大,其撞击感度越大。不同表面模型中电子最容易跃迁的路径不一致的现象,表明含能分子晶体NM的撞击感度对方向具有依赖性。
葛素红, 李德华[7]2014年在《低温下含多硝基烷基的四种炸药材料的能量迁移率与撞击感度》文中提出采用密度泛函理论中的B3LYP方法,取6-31G(d)基组,对含多硝基烷基的四类炸药分子的结构、能量和红外振动频率进行了分析计算和理论归属.以分子晶体含能材料多声子迁移理论为基础分析了各个分子的门模式振动频率,计算了含多硝基烷基的硝铵炸药、脂类炸药、苯酸盐炸药和芳香族炸药材料共19个分子与硝基相关的门模式振动的能量迁移率,发现材料分子在与C-NO2有关的门模式振动频率上的能量迁移率与材料的撞击感度实验值没有统一的相关关系,只有在分子的化学结构相似或相同的同一类别内部,材料分子与CNO2有关的门模式振动的能量迁移率与材料的撞击感度实验值才有较好的关联关系.因此可以认为:低温下理论地计算材料的能量迁移率预测其撞击感度的方法只适用于分子结构化学类别相同的材料.
参考文献：
[1]. 含硝基炸药撞击感度与其分子内静电势关系的研究[D]. 王开明. 四川大学. 2001
[2]. 芳香族炸药撞击感度的理论研究进展[J]. 杜军良, 舒远杰, 罗娅君, 胡晓黎, 边清泉. 绵阳师范学院学报. 2011
[3]. 含硝基炸药分子的结构与感度研究[D]. 董洁. 四川大学. 2005
[4]. 炸药感度的量子化学研究[D]. 宋华菊. 南京理工大学. 2004
[5]. 混合炸药机械感度理论预测研究[D]. 黄琛鸿. 中北大学. 2013
[6]. 固相硝基甲烷感度及其调控的理论研究[D]. 钟汨. 西南交通大学. 2018
[7]. 低温下含多硝基烷基的四种炸药材料的能量迁移率与撞击感度[J]. 葛素红, 李德华. 四川大学学报(自然科学版). 2014