用结构参数预测硝基类炸药的撞击感度

根据硝基类炸药分子内氢键、分子结构、对称性、氧平衡OB100、活性指数F、"拥挤性"等分子结构描述符,采用逐步回归法以及支持向量回归对156个硝基炸药的撞击感度进行了建模研究,并利用8个检验样本进行了对比。结果表明,OB100和F均与lg H50呈现负相关,且同一碳原子上化学基团数越多,感度越高;引发键α-CH与α-OH会引起硝基类炸药H50的降低;炸药中单位质量氢键越多,炸药感度越低;SVR模型对训练样本的建模能力比多元线性回归模型强,对检验样本的预测准确率也比多元线性回归模型高。SVR模型能够相对准确地预测硝基类炸药的撞击感度,在设计/合成钝感高能炸药时可起理论指导作用。

几种硝基苯类炸药在外电场作用下的分子特性

采用密度泛函理论中的B3LYP方法,在6-31G*水平上研究了外电场对一些硝基苯类炸药分子的总能量、偶极矩、分子轨道能级和前线轨道能量差等分子特性的影响;考察了在外电场作用下分子前线轨道能量差与炸药的电火花感度之间的关系.结果表明,在外电场作用下分子总能量降低,偶极矩增大、前线轨道能量差减小;分子前线轨道能量差与炸药的电火花感度之间几乎线性相关,且外电场对这种线性相关性无明显影响.

五种典型硝基苯胺类炸药的静电势与撞击感度的关系研究

利用HONDO程序包 ,采用从头算法对硝基苯胺类炸药的分子结构和电偶极矩等性质以及C -NO2 键中点静电势等进行计算 ,讨论了硝基苯胺类炸药C -NO2 键中点静电势最大值Vmidmax与其实验撞击感度之间的关系。研究表明 :对于硝基苯胺类炸药 ,不宜单独用C -NO2 键中点静电势最大值Vmidmax来表征撞击感度的变化 ,但可以用静电势最大值Vmidmax与电偶极矩的积来确定其撞击感度的变化趋势 。

硝基苯酚类炸药C—NO_2键中点静电势最大值与其实验撞击感度关系的研究

利用从头算法 ,计算了硝基苯酚类炸药C—NO2 键中点静电势 ,讨论了硝基苯酚类炸药C—NO2 键中点静电势最大值Vmidmax 与其实验撞击感度h50 % 之间的关系。根据静电势数据、实验撞击感度和分子结构 ,讨论了硝基和羟基的相对位置以及硝基和羟基的多少对这类炸药感度的影响。采用最小二乘法原理对h50 % 和Vmidmax 之间的关系进行了拟合 。

硝基甲苯类炸药C-NO_2键中点的静电势

利用HONDO程序包 ,采用从头计算法对硝基甲苯类炸药的分子结构及其C -NO2 键中点的静电势进行了计算 ,讨论了硝基甲苯类炸药C -NO2 键中点的静电势最大值Vmidmax与其实验撞击感度之间的关系。研究表明 :对于硝基甲苯类炸药 ,可用其分子C -NO2 键中点的静电势最大值Vmidmax来确定其撞击感度的变化趋势。以静电势为判据 ,讨论了硝基和甲基数目以及硝基和甲基的相对位置对这类炸药撞击感度的影响。

含alpha C-H键的硝基芳香族炸药分子的C-NO_2键离解能研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法,取6-31G*基组,对含alpha C-H键的硝基苯类炸药的分子结构和能量,以及C-NO2键离解能等进行计算,讨论了含alpha C-H键的硝基苯类炸药分子中C-NO2键离解能的强弱与其位置的关系。研究表明:alpha C-H键邻位的C-NO2键离解能比对位的C-NO2键离解能弱,邻位中又以受alpha C-H键影响最大的C-NO2键离解能最弱。

硝基芳烃类含能材料撞击钝度的比较分子力场分析

基于比较分子力场分析(CoMFA)方法建立34种硝基芳烃类炸药分子的结构与撞击钝度(DH)的三维定量构效关系(3D-QSAR)。训练集中28个化合物用于建立预测模型,测试集6个化合物作为模型验证。已建立的CoMFA模型的交叉验证系数(Q^2)、非交叉验证系数(R^2)分别为0.432、0.923,说明所建模型具有较强的稳定性和良好的预测能力。该模型中立体场、静电场贡献率依次为37.9%、62.1%,表明影响撞击钝度DH的主要因素是取代基的电荷分布,其次是取代基的空间位阻。所建模型可用于指导该类化合物的设计。

几种典型含能材料光激发解离的含时密度泛函理论研究

硝基类炸药作为主要的含能材料在极端条件下引爆可释放巨大能量,深入研究硝基类炸药光激发后的载流子动力学过程,将有助于揭示含能材料复杂的超快爆轰物理机制.本文利用含时密度泛函理论和分子动力学计算方法,研究了典型的硝基类炸药,包括硝基甲烷(NM)、环三亚甲基三硝胺(RDX)和三氨基三硝基苯(TATB)分子的光激发解离过程,观察了含能分子瞬时的结构变化和分子能级随时间的演化过程.结果显示,含能分子在200 fs范围内发生解离,激发载流子的能量通过电声耦合以热能的形式传输给原子,从而导致C-H,N-H或N-N化学键的断裂,从甲基、亚甲基或氨基中解离出的氢原子会与近邻的硝基形成新的基团.在这一过程中,激发电子和空穴附近的能级也随着时间演化发生明显变化,表明电子耦合也在解离过程中发挥了作用.我们的研究加深了含能材料激发态结构弛豫和激发能级演化的认识,并对光诱导反应及含能材料激光点火初始步骤提供了新的理解.