高能量密度材料的理论设计

引言

第一篇理论计算方法

第1章一般理论计算方法简介

1.1量子化学方法

1.2“量化后”计算

1.3力场方法

1.4静态力学分析方法

参考文献

第2章HEDC的定量判别方法

2.1晶体密度预测

2.2爆速爆压预测

2.3稳定性和感度预测

参考文献

第二篇有机笼状类HEDM

第3章金刚烷的硝基衍生物

3.1IR谱

3.2热力学性质

3.3能量特性

3.4热解机理和稳定性

3.5感度理论判据

参考文献

第4章金刚烷的NO2气相硝化反应机理

4.1反应机理

4.2分子几何

4.3原子电荷

4.4IR谱

参考文献

第5章金刚烷的硝酸酯基衍生物

5.1生成热

5.2能量特性

5.3热解机理和热稳定性

参考文献

第6章六氮杂金刚烷的硝基衍生物

6.1IR谱

6.2热力学性质

6.3能量性质

6.4热解机理和稳定性

参考文献

第7章六氮杂金刚烷的氰基、异氰基和硝酸酯基衍生物

7.1生成热

7.2能量性质

7.3热稳定性

参考文献

第8章CL-204种晶型和不同压力下ε-CL-20的能带结构

8.1计算方法及其验证

8.2CL-204种晶体的能带结构和感度判别

8.3压力对ε-CL-20晶体结构和性能的影响

参考文献

第9章潜在HEDC晶体结构和性能的预测

9.1晶体结构预测的原理和方法

9.2晶型预测结果

9.3晶体能带和电子结构

9.4带隙和感度

参考文献

第10章ε-CL-20/氟聚物PBX的MD模拟

10.1力场、模型和模拟细节

10.2力学性能

10.3结合能

10.4爆炸性能

参考文献

第11章温度、高聚物含量和晶体缺陷对PBX性能的影响

11.1模拟方法、模型和细节

11.2温度的影响

11.3高聚物含量的影响

11.4晶体缺陷的影响

参考文献

第12章ε-CL-20基PBX配方设计初探

12.1模型和模拟细节

12.2相容性

12.3安全性

12.4力学性能

12.5能量性质

参考文献

第三篇氮杂环硝胺类HEDM

第13章单环硝胺

13.1电子结构

13.2IR谱

13.3热力学性质

13.4爆炸性能

13.5热解机理

参考文献

第14章双环-HMX及其同系物

14.1电子结构

14.2IR谱

14.3热力学性质

14.4爆炸性能

14.5热解机理

参考文献

第15章TNAD及其同分异构体

15.1电子结构

15.2IR谱

15.3热力学性质

15.4爆炸性能

15.5热解机理

参考文献

第16章三环硝胺衍生物

16.1热力学性质

16.2爆炸性能

16.3热力学稳定性

参考文献

第17章螺环硝胺

17.1分子几何

17.2电子结构

17.3IR谱

17.4热力学性质

17.5爆炸性能

17.6热解机理

参考文献

第18章呋咱稠环硝胺

18.1分子几何

18.2电子结构

18.3IR谱

18.4热力学性质

18.5爆炸性能

参考文献

第19章双环-HMX和TNAD晶体结构和性能的DFT计算

19.1计算方法及其比较

19.2常压下的结果

19.3不同压力下的结果

参考文献

第20章双环-HMX和TNAD晶体及其为基PBX的MD模拟.

20.1力场、模型和模拟细节

20.2晶体的热膨胀性能

20.3晶体的弹性力学性能

20.4PBX的弹性力学性能

20.5PBX的结合能和爆炸性能

参考文献

附录

Ⅰ.预测晶体密度中所选45种硝胺化合物的分子结构

Ⅱ.8种笼状HEDC晶体结构的Dreiding力场预测

Ⅲ.8种笼状HEDC的3种优化分子结构

Ⅳ.氮杂环硝胺键离解能计算中涉及的总能量和零点能

结语

　　本书是根据作者多年的工作实践经验所编写而成的。全书共分20个章节，具体内容包括一般理论计算方法简介、金刚烷的硝基衍生物、潜在HEDC晶体结构和性能的预测、ε-CL-20基PBX配方设计初探、TNAD及其同分异构体等。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。　　本书是作者近十年高能量密度材料部分科研工作的总结。全书共三篇20章。第一篇第1章简介一般理论计算方法，主要有量子化学、分子力学、分子动力学和静态力学分析等方法；第2章重点介绍高能量密度化合物(HEDC)能量和稳定性的定量判别标准及其计算方法。后两篇共18章，以被誉为“新世纪能源材料”的有机笼状和氮杂环硝胺两类多系列高能物质为研究对象，主要包括多取代基金刚烷和多取代基六氮杂金刚烷(第二篇)以及单环硝胺、双环硝胺、三环硝胺、螺环硝胺和呋咱稠环硝胺(第三篇)等体系，按能量和稳定性标准细致判别和筛选HEDC目标物，包括它们的气相分子、固态晶体直至复合材料，详细阐述一般条件下的结构一性能关系以及温度、压力、浓度等条件的变化对其的影响，总结了HEDC分子设计至高能量密度材料(HEDM)配方设计的成果和规律。　　本书可供基础化学、高分子物理与化学、炸药化学、爆炸化学、理论和计算化学以及材料学、材料物理与化学等专业的高校师生和科技工作者参考阅读。