HMX基晶体的结构与热性能的理论研究

发布时间：2020-12-03 05:15

　　含能材料的安全性机制是含能材料领域一个十分重要但又非常复杂的问题,其安全性取决于材料多层次的结构、刺激的方式以及外部环境等。在分子水平上,一般认为其感度与分子的稳定性有关;在晶体层次上,分子的堆积模式、晶体的形貌、尺寸以及缺陷等都会影响炸药的感度;在更大的器件层次上,器件的形状,尺寸以及表界面结构等也都会影响感度。因此,研究炸药的组成与结构对其感度和反应特性的影响规律具有重要意义。本文选择目前综合性能突出的单质炸药HMX为研究对象,采用量子化学方法、晶体结构分析方法研究了HMX的三种晶型及HMX基共晶的结构特征,在原子分子水平上给出共晶炸药的分子间相互作用细节与规律。利用DFTB方法对三种晶型的HMX在热加载条件下的反应进行研究,探索其动力学过程,揭示了不同晶型的热分解机理。主要内容如下:首先,研究了三种HMX单晶型和十一种HMX共晶的晶体结构特性对晶体稳定性的影响机制,结果表明（1）多晶型HMX中,堆积模式为波浪状的β-HMX相对稳定;堆积模式含有规则的空腔结构的δ-HMX感度高,此空腔结构可能是易形成热点主要因素之一;（2）HMX基共晶中配体分子的结构会影响晶体堆积模式。其次,研究... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

HMX分子的两种稳定构象[1]

中北大学学位论文意义在于：对于某个分子 Hirshfeld 面内的任意一点，其“前分子”对该点电子密超过 50%，大于“前晶体”中其它分子对该点电子密度的贡献，从而可以认为这间位于该分子内部。由 Hirshfeld 面的基本定义看出，晶体中某个分子的 Hi仅仅是该分子几何构型的简单函数，而是由晶体中该分子及其近邻的其它分子“前分子”电子密度共同定义，其形状和大小与分子所处的化学环境密切相关。的 Hishfeld 面包含了该分子与近邻所有分子间的相互作用信息。

2.2（a）dnorm在 Hirshfeld 面上的投影；（b）Hirshfeld 面对应的二维指纹图；（c）基于分析获得的分子间不同相互作用的贡献构造 Hirshfeld 面的基础上，通过二维指纹图进一步对分子间相互作用的类Hirshfeld 面上任意一点表示为（di，de），通过 di和 de可以很容易对 Hirsh区域的相互作用类型和大小进行定性描述。di+de越小表示原子-原子间相短，相互作用越强，反之则相互作用越弱。在指纹图中，将 Hirshfeld 面每 di和 de值投射到 di—de平面坐标系上，并根据（di，de）点分布频率的大表示可得到 Hirshfeld 面的二维指纹图，如图 2.2（b）所示。晶体中任何对子其指纹图也是唯一的，这也是利用指纹图判断分子在晶体中所处环境的中的颜色可以区分（di，de）点的密集程度，红色和蓝色分别表示密集和此，我们可以根据 Hirshfeld 面和指纹图上的颜色分布来确定相互作用的距度。而且根据种分子间不同类型相互作用在 Hirshfeld 面上所占面积比率，内分子间不同类型相互作用的贡献。


本文编号：2896049