盡管對含能材料爆炸現(xiàn)象的認識歷史悠久,但從微觀的角度來理解爆轟的初始反應(yīng)機理還十分有限。外界刺激的機械能轉(zhuǎn)化為分子激發(fā)的特定路徑,無論是從能量躍遷的角度還是從晶格振動的角度都是非常重要的研究課題。聲子譜是晶格振動的基礎(chǔ),可從晶格動力學(xué)方面研究含能材料的熱力學(xué)性質(zhì)、能量流動方向,揭示初始熱分解機制、爆轟性能和感度的微觀物理機制。本論文正是基于聲子譜與材料理化性質(zhì)間的本質(zhì)關(guān)系,以CL-20/MTNP和CL-20/1,4-DNI共晶為研究對象,通過分析共晶和共晶組分的理論聲子譜,探究共晶炸藥的微觀物理機制,為其化學(xué)分解前的能量傳遞過程提供重要信息�；诖�,本論文運用DFT-PBE方法結(jié)合TS色散校正計算了不同晶型（β-、γ-、ε-）CL-20、CL-20/MTNP共晶和CL-20/1,4-DNI共晶的聲子譜,主要研究內(nèi)容如下:1.不同晶型CL-20的聲子譜和熱力學(xué)性質(zhì)研究:分別計算了共晶組分（β-、γ-、ε-CL-20）的聲子譜、拉曼活性振動頻率、恒容熱容、熵、焓等,為不同晶型CL-20的相關(guān)研究提供理論數(shù)據(jù)。通過分析聲子態(tài)密度確定了聲子模式存儲和傳遞能量的方式,提出熱能流動方向,預(yù)測了引發(fā)... 

【文章來源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

CL-20基共晶的發(fā)展史

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2表1-1幾種含能–含能CL-20基共晶的性能對比H50/(cm)ρ/(g/cm3)v/(m/s)P/(GPa)ε-CL-2024(4J)2.035938544.9CL-20/TNT(1:1)991.846846633.8CL-20/HMX(2:1)552.0018485--CL-20/BTF(1:1)--1.918868939.1CL-20/DNB(1:1)551.877881736.48CL-20/DNG(1:1)--1.576~1.757500~8100--CL-20/DNP(2:1)--1.69~1.898200~9000--CL-20/MNO(2:1)--1.947----CL-20/MTNP(1:1)6J1.932934740.5CL-20/DNDAP33.11.871887036.4C-20/1,4-DNI(1:1)10J1.922924239.011.2CL-20晶體及其共晶的結(jié)構(gòu)與性能研究現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)決定性能，其中微尺度下包括炸藥的分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)和振動結(jié)構(gòu)等。而性能方面可以從含能材料分子的爆轟性能、熱力學(xué)性質(zhì)、感度、分解機理、分子間相互作用與相容性以及極端條件下的理化性質(zhì)等研究。圖1-2是以聚合物粘結(jié)炸藥（PBX）微觀到宏觀結(jié)構(gòu)作為含能材料多尺度結(jié)構(gòu)研究的一個例子[11,12]。圖1-2聚合物粘結(jié)炸藥（PBX）從微觀到宏觀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖[12]。1.2.1CL-20晶體及其共晶的結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀CL-20是一種籠形多硝胺化合物，基本結(jié)構(gòu)由剛性的雜異伍茲烷籠子組成，而硝基與六個氮原子相連。這些硝基相較于五元環(huán)（FMR）和六元環(huán)（SMR）

要發(fā)生在非常早期的階段，這取決于溫度，即溫度越高，反應(yīng)速率越快。WangFuping[39]等人利用Reaxff反應(yīng)力場分子動力學(xué)計算研究ε-CL-20單分子和超晶胞在高溫下的熱分解過程，CL-20超晶胞的初始熱解反應(yīng)路徑與單分子的初始熱解反應(yīng)路徑相同，但由于非鍵相互作用，使得生成NO2·自由基的總量較少，且生成的HNO3碎片會繼續(xù)分解成H2O和N2O5等碎片。同樣地，CL-20基共晶的感度、熱分解動力學(xué)研究方法與單體CL-20一致。RenChunxing[40]等人運用ReaxFF反應(yīng)力場分子動力學(xué)揭示了關(guān)于CL-20/TNT共晶獲得的CL-20/TNT熱解的化學(xué)過程，如圖1-3。在1000K下，共晶中的CL-20分子的N–NO2鍵首先斷裂，在不同溫度條件下在熱分解的初始階段起主導(dǎo)作用，并且不論溫度如何，所有CL-20分子都在BTF分子之前完全分解。圖1-3在1000K下CL-20/TNT共晶和β-CL-20晶體熱解過程比較[40]1.3聲子譜與材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系1.3.1晶格振動與聲子晶體中，原子偏離其平衡位置發(fā)生微小振動稱為晶格振動。晶格振動與晶體的熱力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、超導(dǎo)電性、磁性以及結(jié)構(gòu)相變等物理性質(zhì)有密切關(guān)系，因此晶格振動的研究是固體宏觀性質(zhì)和微觀過程的重要基矗盡管晶體中的原子在平衡位置具有周期性，但由于原子數(shù)目非常大且相鄰原子間存在相互作用，因此，在簡諧近似下，通過正則變化可以將晶格振動分解為一組獨立的無相互作用的振動模式的線性疊加。按照量子力學(xué)的觀點，每一個振動模式都有對應(yīng)的頻率ω和波失q，具有確定的能量hω和準(zhǔn)動量hq，被稱為聲子。即聲子是晶格振動的元激發(fā)，可以量子化地描述晶格振動的能量和動量。對于含N個原子的晶體，有三個聲學(xué)支聲子和（3N-3）個光學(xué)支聲子。其中，聲學(xué)支聲子的特點是相鄰原子振動方向相同，角頻率較低，可以用超聲來激發(fā)。而光學(xué)支?

【參考文獻】：
碩士論文
[1]基于第一性原理的TATB晶體聲子譜及結(jié)構(gòu)性能研究[D]. 蔣文燦.中國工程物理研究院 2016
[2]CL-20的熱膨脹特性及其降感技術(shù)研究[D]. 蒲柳.西南科技大學(xué) 2015



本文編號：3400851