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CL-20/TNT共晶炸药的分子动力学研究
  • ISSN号:0251-0790
  • 期刊名称:《高等学校化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学] TJ55[兵器科学与技术—军事化学与烟火技术]
  • 作者机构:[1]南京理工大学化工学院,分子与材料计算研究所,南京210094, [2]中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室,绵阳621900
  • 相关基金:国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(批准号:U1230120); 国家自然科学基金(批准号:11572160)资助
中文摘要:

运用分子动力学(MD)方法,选择凝聚态分子势能优化力场(COMPASS),对六硝基六氮杂异伍兹烷(ε-CL-20)、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)晶体及其等摩尔比的CL-20/TNT混合炸药和共晶炸药进行不同温度下恒定粒子数等压等温(NPT)系综模拟研究.结果表明,CL-20/TNT共晶的内聚能密度(CED)和结合能随温度的升高逐渐减小;共晶的CED比混合炸药的大,结合能是混合炸药的2倍多,预示其稳定性明显增强.对相关函数和局部放大结构显示共晶中组分分子间作用主要来自TNT中H和CL-20中O以及CL-20中H和TNT中O之间形成的氢键.通过波动法求得的弹性力学性能结果表明,CL-20/TNT共晶的拉伸模量(E)、体积模量(K)和剪切模量(G)介于ε-CL-20和TNT晶体之间,且随温度的升高而下降,符合一般预期;但共晶炸药的柯西压(C12-C44,Cij弹性系数)、K/G和泊松比(ν)均比其组分炸药ε-CL-20和TNT高得多,预示该共晶具有异常高的延展性和弹性伸长,主要是二组分呈层状交替排列且之间存在较强相互作用所致.

英文摘要:

Molecular dynamics( MD) simulation was conducted for 2,4,6,8,10,12-hexanitrohexaazaisowurtzitane( ε-CL-20) and 2,4,6-trinitrotoluene( TNT) crystal,CL-20 / TNT cocrystal with equal molar ratio and CL-20 / TNT composite with equal molar ratio using COMPASS force field with isothermal-isobaric( NPT)ensembles at different temperatures. Their structures,interactions between different components and mechanical properties were investigated. The cohesive energy density( CED) of the cocrystal decreases with rising temperature,and is greater than that of the composite. The binding energy( Ebind) between two components of the cocrystal also decreases gradually with rising temperature,and is twice times as strong as that of the CL-20 / TNT composite. In addition,pair correlation function analysis and enlarged local structure show that hydrogen bonds exist between the two components in the cocrystal and these bonds are mainly formed between H atoms in TNT and O atoms in CL-20,and H atoms in CL-20 and O atoms in TNT. The values of the tensile,bulk and shear modulus( E,K,G) for CL-20 / TNT cocrystal fall in between those for ε-CL-20 and TNT crystals and decrease with increasing temperature,which agrees with general expectation. However,the Cauchy pressure( C12-C44),K /G and Poisson's ratio( ν) for CL-20 /TNT cocrystal are much larger than those for the two crystals,which predicts the cocrystal has much higher ductility and elastic elongation.

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期刊信息
  • 《高等学校化学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:吉林大学 南开大学
  • 主编:周其凤
  • 地址:吉林大学南胡校区
  • 邮编:130012
  • 邮箱:cjcu@jlu.edu.cn
  • 电话:0431-88499216
  • 国际标准刊号:ISSN:0251-0790
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1131/O6
  • 邮发代号:12-40
  • 获奖情况:
  • 首届及第二届国家期刊奖,连续两届“百种中国杰出学术期刊”,中国期刊方阵“双高”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:50676