《含能材料起爆和致鈍機理多尺度理論研究》是依託南京理工大學，由肖繼軍擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：含能材料起爆和致鈍機理多尺度理論研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：肖繼軍
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
運用量子力學（QM）、經典分子動力學（MD）、半經驗量子MD和從頭算MD以及耗散粒子動力學（DPD）等理論方法，對多系列含能化合物（如硝基、硝胺和硝酸酯類）分子、典型含能晶體（如TATB、HMX、RDX、CL-20和PETN等晶體）以及多類型含能複合材料（如以TATB、HMX和RDX為基與多功能高聚物組成的多類高聚物粘結炸藥），分別地進行系統的微觀與介觀尺度的計算和模擬，研究它們在不同溫度和不同強度衝擊波作用下的分解反應和起爆機理；考察組成、結構、相互作用能、力學性能與感度特性之間的聯繫；探索內部和外界條件對含能分子、晶體和複合材料的致鈍效應的影響，揭示致鈍機理，建議致鈍方法。通過本項目研究，不僅要發現許多新的現象和規律，提高基礎理論學術水平；還要為含能材料的安全使用和高能鈍感含能材料的設計和製備提供參考或指導。
結題摘要
運用量子力學（QM）密度泛函理論（DFT）方法，對硝酸酯類和疊氮硝基類多系列含能化合物的分子結構和分解機理進行了細緻的比較研究，以引發鍵鍵級和鍵離解能關聯感度和穩定性，設計出高能且穩定的品最佳化合物供合成實驗參考。研究了不同壓力下α-和β-RDX晶體的結構和感度判別，發現RDX的感度隨其所受的靜水壓力增大而增大。運用從頭算分子動力學（MD）理論方法，研究了含能晶體引發分解反應。TATB晶體熱引發壓力效應的研究，發現該熱引發是由分子內的氫轉移引起，壓力影響氫轉移的難易程度。通過與多尺度衝擊技術（MSST）結合，研究了衝擊載入下HMX、TATB和PETN晶體的分子結構和電子結構隨時間的變化細節，以引發分解（斷鍵）出現的時間和開始出現金屬態的時間關聯了衝擊感度。運用經典MD理論方法，研究了含能晶體， HMX、RDX、CL-20、PETN和TNT以及CL-20/TNT和CL-20/HMX共晶，以其內聚能密度和引發鍵最大鍵長關聯感度，並通過波動法計算預測其力學性能。研究了含能複合材料，CL-20/HMX共晶分別與聚氨基甲酸乙酯（Estane 5703）和端羥基聚丁二烯（HTPB）所構成的PBX模型，通過結合能的計算發現含少量Estane 5703的PBX穩定性和相容性更佳。研究CL-20/TNT共晶與含氟高聚物PVDF、F2311 和 F2313粘結性能，發現高聚物粘結劑分子中H與F、Cl原子比列恰當，有助於粘結劑分子的鋪展，利於致鈍。運用半經驗QM MD理論方法，研究了含能複合材料，用基於自洽電荷―密度泛函緊束縛（SCC-DFTB）水平的半經驗QM MD方法，研究HMX/PEG複合體系的熱引發分解；該方法與MSST技術相結合，研究它們的衝擊引發分解。發現在熱引發分解條件下，PEG有著延遲引發分解的作用，即致鈍作用，而在衝擊引發分解條件下，PEG反而有著加速引發分解的作用。運用耗散粒子動力學（DPD）介觀理論方法，模擬計算了5個不同溫度下晶體CL-20、TNT和共晶CL-20/TNT炸藥各自分別與含氟高聚物粘結劑F2311、F2313、PVDF、和PCTFE組成的12種PBXs體系。發現溫度升高有利於含氟高分子伸長鋪展，兩種高分子結構單元與兩種炸藥分子的相互作用各不相同。
