共晶和共混對(duì)CL-20/DNB感度和熱解機(jī)理影響的MD模擬

付一政, 康志鵬, 郭志婧, 苗瑞珍, 孟瑞鴻, 楊潞霞, 劉亞青

(1. 中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院, 山西 太原 030051; 2. 中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院, 山西 太原 030051;3. 山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院信息學(xué)院, 山西 太原 030031)

1 引 言

六硝基六氮雜異伍茲烷[1](CL-20)是目前能量最高的單質(zhì)炸藥之一,具有廣闊的應(yīng)用前景,但高感度及高成本嚴(yán)重制約了它的發(fā)展應(yīng)用。發(fā)展低感度、低成本和高能量炸藥一直以來(lái)都是含能材料領(lǐng)域研究者們追求的目標(biāo),但單質(zhì)炸藥很難在能量、安全和價(jià)格上得以平衡[2]。共晶和共混均可以作為含能材料的改性方法,但與共混相比,共晶是一種新的改性技術(shù),其通過(guò)將兩種或兩種以上的炸藥在分子層面上通過(guò)分子間作用力加以結(jié)合,可克服普通改性方法不能改變炸藥內(nèi)部組成和晶體結(jié)構(gòu)的局限,形成具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的共晶炸藥,賦予CL-20炸藥新的性能[3-5]。含能材料主要通過(guò)在極端條件下發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)釋放能量,反應(yīng)速度非常快,給實(shí)驗(yàn)研究帶來(lái)了時(shí)間和空間上的挑戰(zhàn),當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)條件很難從分子或原子尺度上提供含能材料的微觀信息。分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬可以描述原子水平和飛秒尺度上的詳細(xì)信息,有助于在原子水平上認(rèn)識(shí)含能材料在極端條件下的性質(zhì)和反應(yīng)機(jī)理,得到其能量釋放規(guī)律[6-8],對(duì)新材料的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、合成具有重要意義。CL-20/1,3-二硝基苯(DNB)共晶由于兼具CL-20高能和DNB鈍感廉價(jià)的優(yōu)勢(shì),具有優(yōu)異的使用價(jià)值,近年來(lái)得到極大的關(guān)注[9]。本課題組已經(jīng)采用反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)(Reactive Molecular Dynamics, RMD)模擬方法對(duì)CL-20/DNB共晶的熱解機(jī)理進(jìn)行了初步研究[10]。……