不同晶型CL-20冲击分解机理的分子动力学模拟研究

作     者：唐梅 曾淑琼 刘桂林 牛振威 

作者机构：西南科技大学国防科技学院 西南科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室 

出 版 物：《火炸药学报》 (Chinese Journal of Explosives & Propellants)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082604[工学-军事化学与烟火技术] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

基　　金：四川省自然科学基金(2022NSFSC1826 2022NSFSC1243) 

主　　题：爆炸力学 CL-20 初始反应机理 产物组分 晶型 

摘      要：为深入理解含能材料在极端条件下的冲击起爆、冲击点火、爆轰过程和爆轰产物状态等，利用自洽电荷紧束缚密度泛函理论结合多尺度冲击模拟技术研究了α-、β-、γ-、和ε-四种晶型CL-20在冲击波加载下的分解反应过程，考虑到α-CL-20通常以含水加合物的形式存在，同时也计算了水分子对α-CL-20冲击分解过程的影响。结果表明，在同一冲击波速下，四种晶型(α-、β-、γ-、和ε-)CL-20中，γ-CL-20密度最小，具有最大的压缩比。当冲击波速为8 km/s时，γ-CL-20完全分解，而其余三种晶型直到冲击波速达到9 km/s时才完全分解，但四种晶型分解反应平衡后小分子产物组分和含量是一致的。此外，水分子的加入则会显著提高CL-20分子的活性，加速固相α-CL-20的裂解，增加固相α-CL-20的冲击感度。最后，冲击加载下固相CL-20的初始分解路径受晶型影响较小，主要受冲击波速影响：当冲击波速低于8 km/s时，分解反应主要源于N-NO2键的断裂；当冲击波速超过9 km/s时，CL-20分子中N-NO2键受到高压抑制，C-H 键中H可能优先与相邻的NO2基形成五元环，进一步生成NO和OH。