电场对奥克托今成核结晶过程的影响研究

发布时间：2021-04-28 10:16

　　电场对成核结晶的控制是一个新兴的研究方向,因其控制结晶的方式较为灵活、研究及应用前景良好,在近二十年中已广泛的应用于化工、生物、制药以及储能材料等行业,但在炸药领域的应用和研究几近空白。硝胺炸药是目前最广为人知、性能最出色的一类高能炸药。其中,1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷（HMX）是硝胺炸药中引人注目的代表。本文将以HMX为研究对象,用理论和模拟的手段探究外加直流电场和外加交流电场对硝胺炸药HMX成核结晶过程的影响情况,并分析探索其本质的原因。本文主要研究内容如下:（1）采用量子化学及波函数的理论计算HMX分子在外加电场下几何构型的变化以及受到激发的情况,通过统计HMX分子键长键角的变化情况以及计算HMX分子在电场下的激发能和激发前后电子密度差来总结规律并探究规律背后的原因。发现在外加电场下,因电场激发HMX分子内电子跃迁而发生电子的转移,电子的转移引起键长键角的改变,导致HMX分子构象在外加电场下发生变化。电子转移的情况受外加电场的方向影响,因此HMX分子构象在电场方向异同时也表现得不相同。电子跃迁的激发以及构象的变化将随着外加电场强度的增大而变化。（2）采用... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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1 绪论
    1.1 研究背景、目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 含能材料的发展现状
        1.2.2 影响含能材料成核结晶的因素
        1.2.3 电场对其他领域材料成核结晶的影响研究
    1.3 基本理论及计算方法
        1.3.1 结晶成核
        1.3.2 密度泛函理论及含时密度泛函理论
        1.3.3 分子力学方法
        1.3.4 分子动力学方法
    1.4 本文主要研究内容及结构安排
2.外加电场下奥克托今的几何结构与电子激发态
    2.1 引言
    2.2 理论及计算细节
        2.2.1 激发态的计算方法及理论
        2.2.2 溶剂效应
        2.2.3 计算细节
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 外加电场下HMX分子几何结构优化
        2.3.2 外加电场下HMX分子的激发态
    2.4 本章小结
3 静电场影响奥克托今成核结晶的分子动力学研究
    3.1 引言
    3.2 理论及计算
        3.2.1 模拟的基本原理
        3.2.2 模型构建
        3.2.3 力场的选取以及拓扑文件的生成
        3.2.4 分子动力学模拟
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 外加静电场影响HMX晶体生长和溶解的分析
        3.3.2 外加静电场对HMX成核结晶及溶解的诱导分析
    3.4 本章小结
4 时变电场影响奥克托今成核结晶的分子动力学研究
    4.1 引言
    4.2 理论和计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 电场频率影响HMX晶体生长和溶解的分析
        4.3.2 外加交流电场对HMX结晶成核及溶解的诱导分析
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
附录
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]国外颠覆性含能材料发展新动向分析[J]. 彭翠枝,秦涧,郑斌,宋丹,范夕萍.  飞航导弹. 2018(08)
[2]颠覆性含能材料——高风险/高回报的远期战略性基础材料[J]. 彭翠枝,郑斌,秦涧,宋丹,范夕萍,范雪坤,王敬念,王昕.  含能材料. 2018(03)
[3]LLM-105在二甲基亚砜中的结晶介稳区研究[J]. 布汝朋,周小清,李洪珍,于雁武.  含能材料. 2017(06)
[4]混合炸药设计研究进展[J]. 杨志剑,刘晓波,何冠松,李玉斌,聂福德.  含能材料. 2017(01)
[5]HMX溶液结晶的分子动力学模拟[J]. 于海利,段晓惠,谭学蓉.  含能材料. 2013(05)
[6]高能钝感混合炸药的研究进展及发展趋势[J]. 赵超.  兵工自动化. 2013(01)
[7]含能材料的量子化学计算与分子动力学模拟综述[J]. 居学海,叶财超,徐司雨.  火炸药学报. 2012(02)
[8]概述经典分子动力学模拟计算[J]. 李丽荣,罗龙,王宝峰.  热处理技术与装备. 2012(01)
[9]二氧化碳GAS法重结晶细化HMX成核速率研究[J]. 王海清,陈建刚,姚李娜,刘忠文,刘昭铁.  含能材料. 2010(05)
[10]分子动力学模拟方法概述[J]. 申海兰,赵靖松.  装备制造技术. 2007(10)

博士论文
[1]基于溶质—溶剂物系分子力场的可控结晶行为及关键调控机理研究[D]. 梁作中.北京化工大学 2016

硕士论文
[1]溶剂效应的量子化学研究[D]. 王莹.四川大学 2006



本文编号：3165300