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第29卷 第4期Vo l 29 No 4材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of M aterials Science &Engineering 总第132期Aug.2011文章编号:1673-2812(2011)04-0639-08配位氢化物储氢材料Mg(BH 4)2的研究进展陈君儿,熊智涛,吴国涛,褚海亮,陈 萍(中国科学院大连化学物理研究所,复合氢化物材料化学研究组,辽宁大连 116023)摘 要 M g (BH 4)2是一种新型配位氢化物储氢材料,因具有较高的质量储氢密度(14.8w t.%)和体积储氢密度(112g/L)而备受关注。
本文系统概述了近年来有关Mg (BH 4)2的诸多研究成果,主要包括Mg (BH 4)2合成,晶体结构解析及其储氢性能的表征研究。
在这些研究基础上,对该材料在储氢应用中可能涉及的动力学及热力学问题进行分析,同时预测该体系未来的研究方向和发展趋势。
关键词 储氢;硼氢化镁;热分解;晶体结构中图分类号:T K91 文献标识码:AReview on Hydrogen Storage in Mg(BH 4)2CHEN Jun -er,XIONG Zh-i tao,WU Guo -tao,CHU Ha-i liang,CHEN Ping(Dalian Institute of C hemical Physics,Chinese Academy of Science,Dalian 116023,C hina)Abstract M agnesium borohy dride M g (BH 4)2,having gravim etric and vo lum etric hydrog en densities of 14.9w t.%and 112g /L,respectively,is considered as one of the mo st promising materials fo r hydrogen storag e.Ex tensive inv estig ations have been paid on this com plex hy dride in the past few y ears.We summ ar ized resear ch prog resses on the sy nthesis,crystal structure and hydrog en storage perfo rmance of M g(BH 4)2in thispaper.Pending issues,such as kinetic barrier and reversibility o f hy drog en storage in M g (BH 4)2,w ere discussed,and further development of this sto rage m aterial w as sugg ested.Key words hydro gen stor ag e;m ag nesium bo rohydride;ther mal decomposition;cry stal structure收稿日期:2010-09-16;修订日期:2010-11-02基金项目:百人计划资助项目(KGC X2-YW -806)和中国科学院知识创新工程资助项目(KJCX2-YW -H 21)作者简介:陈君儿(1986-),女,浙江舟山人,硕士研究生,研究方向:储氢材料制备及其性能研究。
《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。
则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。
0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=AA l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量1 / 101-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。
解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
我对材料科学四要素的认识武晓博材料科学是上世纪五十年代提出的，以研究和揭示固体材料性质规律为主的一门科学，与能源、信息并列为现代科学技术的三大支柱。
随着高技术的兴起，又把新材料与信息技术、生物技术并列作为新技术革命的重要标志。
如今，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民群众生活的重要组成部分。
一般所说的材料,包括传统材料和各种新型材料。
材料科学的任务，就是研究材料的性质、使用性能、结构与成分、合成与加工这四者间的关系，因而将其称为材料科学的四个基本要素。
1、材料的性质。
材料的性质是功能特性和效用的描述符，是材料对电、磁、光、热、机械载荷的反应，包括力学性质、物理性质以及化学性质。
（1）力学性质。
包括强度、硬度、刚度、塑性、韧性等。
强度：材料抵抗外应力的能力；硬度：材料在表面上的小体积内抵抗变形或破裂的能力；刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力；塑性：外力作用下，材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能力；韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中吸收能量的能力。
（2）物理性质。
包括电学性质、磁学性质、光学性质及热学性质等。
电学性质：主要包括材料的导电性、绝缘性及介电性等；磁学性质：主要包括材料的抗磁性、顺磁性及铁磁性等；光学性质：主要包括材料的光反射、光折射、光学损耗及光透性等；热学性质：主要包括材料的导热性、热膨胀、热容和熔化等。
（3）化学性质包括催化性质及防化性质等。
2、材料的性能。
在某种环境或条件作用下，为描述材料的行为或结果，按照特定的规范所获得的表征参量，称为材料的性能。
包括力学性能、（1）力学性能。
弹性表征：包括弹性极限、屈服强度、比例极限等；塑性表征：包括延伸率、断面收缩率、冲杯深度等；硬度表征：包括布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等；刚度表征：包括弹性模量、杨氏模量、剪切模量等；疲劳强度表征：包括疲劳极限和疲劳寿命等；抗蠕变性表征：包括蠕变极限和持久强度等；韧性表征：包括断裂韧性和K IC和断裂韧性J IC等。
《材料性能学》课程教学大纲课程名称（英文）：材料性能学（Properties of Materials）课程类型：学科基础课总学时： 72 理论学时： 60 实验（或上机）学时： 12学分：4.5适用对象：金属材料工程一、课程的性质、目的和任务本课程为金属材料工程专业的一门专业基础课，内容包括材料的力学性能和物理性能两大部分。
力学性能以金属材料为主，系统介绍材料的静载拉伸力学性能；其它载荷下的力学性能，包括扭转、弯曲、压缩、缺口、冲击及硬度等；断裂韧性；变动载荷下、环境条件下、高温条件下的力学性能；摩擦、磨损性能以及其它先进材料的力学性能等。
物理性能概括介绍常用物理性能如热学、电学、磁学等的基本参数及物理本质，各种影响因素，测试方法及应用。
通过本课程的学习，使学生掌握材料各种主要性能指标的宏观规律、物理本质及工程意义，了解影响材料性能的主要因素，了解材料性能测试的原理、方法和相关仪器设备，基本掌握改善或提高材料性能指标、充分发挥材料潜能的主要途径，初步具备合理的选材和设计，开发新型材料所必备的基础知识和基本技能。
在学习本课程之前，学生应学完物理化学、材料力学、材料科学基础、钢的热处理等课程。
二、课程基本要求根据课程的性质与任务，对本课程提出下列基本要求：1．要求学生在学习过程中打通与前期材料力学、材料科学基础等课程的联系，并注重建立与同期和后续其它专业课程之间联系以及在生产实际中的应用。
2．能够从各种机器零件最常见的服役条件和失效现象出发，了解不同失效现象的微观机理，掌握工程材料（金属材料为主）各种力学性能指标的宏观规律、物理本质、工程意义和测试方法，明确它们之间的相互关系，并能大致分析出各种内外因素对性能指标的影响。
3．掌握工程材料常用物理性能的基本概念及影响各种物性的因素，熟悉其测试方法及其分析方法，初步具备有合理选择物性分析方法，设计其实验方案的能力。
三、课程内容及学时分配总学时72，课堂教学60学时，实验12学时。
材料科学与工程的四要素材料科学与工程，听起来是不是有点高大上？其实，里面的门道可不少，今天咱们就来轻松聊聊这四个基本要素，让你对这门学科有个更直观的了解。
话说回来，谁说科学就得死板呢？咱们也能把它说得活灵活现！1. 材料的种类首先，得说说材料的种类。
生活中我们见到的材料，可以说是五花八门，简直是琳琅满目。
你看，金属、陶瓷、聚合物、复合材料，每种材料都有它独特的性格，就像人一样，铁汉子就得是金属，温柔的小仙女就得是聚合物。
金属的强度和导电性让它在建筑和电子产品中呼风唤雨，而陶瓷呢，坚硬耐磨，还能抵抗高温，简直是厨房里的得力助手。
而聚合物的轻便和灵活性则让它成为了生活中的“百变女王”，从塑料袋到手机壳，全都少不了它的身影。
1.1. 金属的魅力说到金属，那可真是不可小觑！从古代的青铜器到现代的飞机制造，金属材料的应用无处不在。
想象一下，金属的强度能支撑起高楼大厦，而它的导电性又让电流畅通无阻，真是现代生活的脊梁。
1.2. 陶瓷的坚韧而陶瓷呢，更是个沉稳的“老司机”。
它的耐热性让你在烤箱里随意折腾，绝对不会怕！从日常的茶具到高级的工艺品，陶瓷都能带给你一种优雅的感觉。
2. 材料的性能接下来，我们聊聊材料的性能。
这可是材料科学的“绝对主角”，性能好坏直接关系到它能否胜任某个角色。
就像演员一样，不是每个人都能演好英雄，材料也有自己的“拿手绝活”。
2.1. 力学性能材料的力学性能，包括强度、韧性和硬度，这些就像是材料的身体素质。
强度高的材料，简直就像是个“拳击手”，能抵挡住各种冲击；而韧性好的材料，则是个“铁人”，即使被折腾也不会轻易断裂。
2.2. 热学性能然后就是热学性能了。
某些材料在高温下依然能保持稳定，而某些材料则可能在热浪中“崩溃”，这可不是开玩笑。
像一些耐火材料，就像是一位“消防员”，时刻准备着应对高温的挑战。
3. 材料的加工再说到材料的加工，这个环节就像是把原材料变成美食的厨师。
无论是铸造、焊接，还是切割，每种加工方法都有自己的诀窍和窍门，能让材料变得更加适合实际应用。
浅谈二苯甲烷双马来酰亚胺二元芳香胺环氧固化体系的力学性能及热学性能摘要：以4，4'-亚甲基-双（2-氯苯胺）（MOCA）和二苯甲烷双马来酰亚胺（BDM）为原料，通过Michael加成制得环氧树脂（E-44）固化剂BDM-MOCA，探讨了BDM-MOCA对BDM-MOCA/MOCA/E-44固化体系力学性能、热稳定性、动态热力学性能以及阻燃性能的影响。
结果表明，固化体系的力学性能随BDM-MOCA量的增加先增加后减小；体系起始分解温度和T5%分解温度随BDM-MOCA用量的增加均有所下降；玻璃态的贮能模量随BDM-MOCA用量增加逐渐增大，同时，玻璃化转变温度（T真）则逐渐减小；阻燃性能随BDM-MOCA用量增加而提高。
关键词：BDM；MOCA；力爭性能；热学性能本研究在MOCA中引入二苯甲烷双马来酰亚胺（BDM）中的双马来酰亚胺刚性基团，通过Michael加成反应合成固化剂BDM-MOCA，将BDM-MOCA和MOCA按照不同配比组成混合固化剂固化E-44，并对固化体系进行了力学性能和热学性能等方面的研究。
1实验部分1.1实验原料环氧树脂E-44，工业级，岳阳石化股份有限公司；二苯甲烷双马来酰亚胺（BDM），分析级，上海笛柏化学品技术有限公司；4，4'-亚甲基-双（2-氯苯胺）（MOCA），分析级，山东佰仟化工有限公司。
1，2-二氯乙烷、三乙胺、无水乙醇，分析级，国药集团化学试剂有限公司。
1.2仪器与设备TGA2型热重差热分析仪（TG），瑞士梅特勒一托利多公司；Inston 3360型万能材料试验机，美国因斯特朗公司；ZR-01型氧指数测定仪，青岛山纺仪器有限公司；Q800型动态力学热分析仪，美国TA公司；OJN-9302型塑料水平垂直燃烧试验机，深圳市欧杰诺科技有限公司；GT-7045型悬臂梁冲击测试机，高铁检测仪器（东莞）公司。
1.3BDM-MOCA的合成及其E-44固化体系的制备将一定量的MOCA溶于二氯乙烷中并在65℃下搅拌溶解，然后通过恒压滴液漏斗加入一定量的BDM二氯乙烷溶液，同时分3次加入催化剂三乙胺，滴加完之后保温3h。
材料科学与工程的四个基本要素材料工程材料科学与工程四面体材料科学与工程的四个基本要素：材料科学与工程的四个基本要素材料科学与工程的四个基本要素材料的性质材料的性质材料的性质材料的性质材料的性质材料的性质材料的性质机械电学机械磁学光学电致伸缩压电特性磁致伸缩巨磁阻效应电致发光材料的性质电致伸缩----压电特性巨磁阻效应:是指磁性材料的交变阻抗随外磁场显材料的性质材料的材料的组成与结构固定时，材料的便是组成材料的排列方式和空间分布材料的材料的组成与结构材料的材料的组成与结构共价键是一种强吸引力的结合键。
当两个相同原分子键又叫范德瓦尔斯键，是最弱的一种结合键。
材料的材料的组成与结构二、结合键对材料性能的影响材料的材料的组成与结构2．陶瓷材料材料的材料的组成与结构材料的材料的组成与结构材料的材料的组成与结构．非晶体材料的材料的组成与结构晶体和非晶体的转化加热后，熔化的琥珀会部分出现结晶；拉伸状态下的尼龙纤维强化且晶化。
琥珀晶态SiO2Si O 空间点阵格架材料的材料的组成与结构③体积要最小。
材料的材料的组成与结构Z材料的材料的组成与结构材料的材料的组成与结构十四种点阵三斜P 单斜P 单斜C 正交P 正交C 正交F 正交I 六方H 三方R 四方P 四方I 立方P 立方I 立方F材料的材料的组成与结构二、结晶指数晶向：在晶格中,任意两原子之间的连线所指的方向材料的材料的组成与结构用密勒(Miller)指数对晶格中某一原子排列在空间的位向进行标定。
晶向指数:标定方法：1. 建立坐标系，结点为原点，三棱为方向，晶格常数为单位；2. 在晶向上任两点的坐标(x1,y1,z1)(x2,y2,z2)。
(若平移晶向或坐标，让第一点在原点则下一步更简单)；3. 计算x2-x1：y2-y1：z2-z1；4. 化成最小、整数比u：v：w ；5. 放在方括号[uvw]中，不加逗号，负号记在上方。
在晶格中由一系列原子所构成的平面称为晶面。
第四章 材料的导电性能材料的导电性能是材料物理性能的重要组成部分，导体材料在电子及电力工业中得到广泛的应用，同时，表征材料导电性的电阻率是一种对组织结构敏感的参量，所以，可通过电阻分析来研究材料的相变。
本章主要讨论材料的导电机理，影响材料导电因素以及导电性能参数的测量和应用。
还对材料的超导电性能、热电性能以及半导体性能等作简要介绍。
第一节 材料的导电性一、 电阻与导电的基本概念当在材料的两端施加电压V 时，材料中有电流I 流过，这种现象称为导电，电流I 值可用欧姆定律表示，即I = RV (4-1) 式中：R 为材料电阻，其值不仅与材料的性质有关，而且还与其长度L 及截面积S 有关，因此R = ρSL (4-2) 式中：ρ称为电阻率，它在数值上等于单位长度和单位面积上导电体的电阻值，可写为 ρ = R L S(4-3)由于电阻率只与材料本性有关，而与导体的几何尺寸无关，因此评定材料导电性的基本参数是ρ而不是R 。
电阻率的单位为Ω· m (欧·米)。
在研究材料的导电性能时，还常用电导率σ，电导率σ为电阻率的倒数，即σ =1 (4-4) 电导率的单位为Ω-1· m -1。
式（4-3）和式（4-4）表明，ρ 愈小，σ 愈大，材料导电性能就越好。
根据导电性能的好坏，常把材料分为导体、半导体和绝缘体。
导体的ρ 值小于10-2 Ω· m ；绝缘体的ρ值大于1010Ω· m ；半导体的ρ值介于10-2 ~ 1010Ω· m 之间。
虽然物质都是由原子所构成的，但其导电能力相差很大，这种现象与是物质的结构与导电本质有关。
二、导电的物理特性1、载流子电流是电荷在空间的定向运动。
任何一种物质，只要有电流就意味着有带电粒子的定向运动，这些带电粒子称为载流子。
金属导体中的载流子是自由电子，无机材料中的载流子可以是电子（负电子、空穴）、离子（正、负离子，空位）。
载流子为离子或离子空穴的电导称为离子式电导，载流子为电子或电子空穴的电导称为电子式电导。
ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣８３５２.２０２１.０４.００３３ꎬ４￣二硝基吡唑的晶体形貌㊁力学性能和感度的计算模拟❋雷㊀伟㊀罗一鸣㊀李秉擘㊀王红星㊀杨㊀斐㊀王㊀浩西安近代化学研究所(陕西西安ꎬ７１００６５)[摘㊀要]㊀利用ＭａｔｅｒｉａｌＳｔｕｄｉｏ(ＭＳ)软件中Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ模块所包含的ＧｒｏｗｔｈＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙ(ＧＭ)㊁Ｂｒａｖａｉｓ￣ＦｒｉｅｄｅｌＤｏｎｎａｙ￣Ｈａｒｋｅｒ(ＢＦＤＨ)和ＥｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙ(ＥＭ)３种方法ꎬ计算了３ꎬ４￣二硝基吡唑(ＤＮＰ)的晶面参数ꎬ预测了晶体的生长习性和自然生长晶形ꎮ采用分子动力学方法模拟计算了ＤＮＰ㊁１ꎬ３ꎬ５￣三硝基甲苯(ＴＮＴ)和２ꎬ４￣二硝基苯甲醚(ＤＮＡＮ)的力学性能和感度ꎮ结果表明:３种方法计算得到的ＤＮＰ晶体的形貌分别近似为梭形㊁短圆柱形和椭球形ꎬ综合分析ꎬＤＮＰ晶体的形貌更可能为梭球形ꎻＤＮＰ的拉伸模量Ｅ大于ＴＮＴ和ＤＮＡＮꎬ体积模量Ｋ大于ＴＮＴ而小于ＤＮＡＮꎬ剪切模量Ｇ要大于ＴＮＴ和ＤＮＡＮꎬ其韧性要弱于ＴＮＴ和ＤＮＡＮꎻＤＮＰ和ＤＮＡＮ的引发键最大键长相同且比ＴＮＴ低ꎬＤＮＰ的内聚能密度与ＤＮＡＮ基本持平且均大于ＴＮＴꎮ[关键词]㊀ＤＮＰꎻＤＮＡＮꎻＴＮＴꎻ形貌ꎻ力学性能[分类号]㊀ＴＱ５６０.１ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＣｒｙｓｔａｌＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙꎬＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆ３ꎬ４￣ＤｉｎｉｔｒｏｐｙｒａｚｏｌｅＬＥＩＷｅｉꎬＬＵＯＹｉｍｉｎｇꎬＬＩＢｉｎｇｂｏꎬＷＡＮＧＨｏｎｇｘｉｎｇꎬＹＡＮＧＦｅｉꎬＷＡＮＧＨａｏＸｉ ａｎＭｏｄｅｒｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ(ＳｈａａｎｘｉＸｉ ａｎꎬ７１００６５)[ＡＢＳＴＲＡＣＴ]㊀Ｃｒｙｓｔａｌｓｕｒｆａｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓꎬｇｒｏｗｔｈｈａｂｉｔａｎｄｎａｔｕｒａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆ３ꎬ４￣ｄｉｎｉｔｒｏｐｙｒａｚｏｌｅ(ＤＮＰ)ｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆＧｒｏｗｔｈＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙ(ＧＭ)ꎬＢｒａｖａｉｓ￣ＦｒｉｅｄｅｌＤｏｎｎａｙ￣Ｈａｒｋｅｒ(ＢＦＤＨ)ａｎｄＥｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍＭｏｒ￣ｐｈｏｌｏｇｙ(ＥＭ)ｃｏｎｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｅＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙｍｏｄｕｌｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｔｕｄｉｏ(ＭＳ)ｓｏｆｔｗａｒｅ.Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉ￣ｔｙｏｆＤＮＰꎬ１ꎬ３ꎬ５￣ｔｒｉｎｉｔｒｏｔｏｌｕｅｎｅ(ＴＮＴ)ａｎｄ２ꎬ４￣ｄｉｎｉｔｒｏｂｅｎｚｙｍｅ(ＤＮＡＮ)ｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａ￣ｔｉｏｎ.ＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆＤＮＰｃｒｙｓｔａｌｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｔｈｒｅｅｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｓｈｕｔｔｌｅꎬｓｈｏｒｔｃｙｌｉｎｄｅｒａｎｄｅｌ￣ｌｉｐｓｏｉｄꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬａｎｄｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＤＮＰｃｒｙｓｔａｌｉｓｍｏｒｅｌｉｋｅｌｙｔｏｂｅｓｈｕｔｔｌｅｓｐｈｅｒｅｂｙｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓ.ＴｅｎｓｉｌｅｍｏｄｕｌｕｓＥｏｆＤＮＰｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＴＮＴａｎｄＤＮＡＮ.ＢｕｌｋｍｏｄｕｌｕｓＫｏｆＤＮＰｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＴＮＴꎬｂｕｔｌｅｓｓｔｈａｎｔｈａｔｏｆＤＮＡＮ.ＳｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓＧｏｆＤＮＰｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＴＮＴａｎｄＤＮＡＮ.ＡｎｄｉｔｓｔｏｕｇｈｎｅｓｓｉｓｗｅａｋｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＴＮＴａｎｄＤＮＡＮ.ＴｈｅｍａｘｉｍｕｍｂｏｎｄｌｅｎｇｔｈｓｏｆＤＮＰａｎｄＤＮＡＮａｒｅｔｈｅｓａｍｅꎬａｎｄｔｈｅｙａｒｅｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＴＮＴ.ＣｏｈｅｓｉｖｅｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙｏｆＤＮＰｉｓａｌｍｏｓｔｔｈｅｓａｍｅａｓｔｈａｔｏｆＤＮＡＮａｎｄｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＴＮＴ.[ＫＥＹＷＯＲＤＳ]㊀ＤＮＰꎻＤＮＡＮꎻＴＮＴꎻｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ引言近年来ꎬ随着含能材料领域的不断发展和军方对武器弹药的高能钝感要求越来越迫切ꎬ新型的含能材料被不断研发合成出来ꎮ３ꎬ４￣二硝基吡唑(ＤＮＰ)是一种新型的熔铸炸药载体ꎮＰｒｉｃｅ等[１]研究发现ꎬＤＮＰ是一种低熔点的单质炸药ꎬ其能量和感度均优于ＴＮＴꎬ有望替代ＴＮＴ作为一种熔铸载体炸药ꎮ国内科研工作者对ＤＮＰ的性能也进行了探索研究ꎮ郭俊玲等[２]研究表明ꎬＤＮＰ是能够替代ＴＮＴ的较具潜力的候选物质ꎬ其物化性能以及与其他高能化合物(如ＲＤＸ或ＨＭＸ)的组合配方将会成为以后含能化合物的研究热点ꎮ唐伟强等[３]采用毛第５０卷㊀第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.５０㊀Ｎｏ.４㊀２０２１年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ａｕｇ.２０２１❋收稿日期:２０２１￣０２￣２７第一作者:雷伟(１９９３￣)ꎬ男ꎬ助理研究员ꎬ主要从事熔铸炸药配方设计及性能模拟研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:９９７３４３５８５＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:李秉擘(１９８２￣)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ主要从事熔铸炸药配方及工艺研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｌｂｂ５００＠ｓｉｎａ.ｃｏｍ细血管法测得ＤＮＰ的熔点为８６.５ħꎻ试验测得ＤＮＰ(ρ＝１.６５ｇ/ｃｍ３)的爆速为７６３３ｍ/ｓꎬ爆热为４３２６ｋＪ/ｋｇꎻ理论计算表明ꎬＤＮＰ/ＣＬ￣２０混合熔铸炸药在能量输出方面具有明显的优势ꎬＤＮＰ是熔铸炸药ＴＮＴ的理想替代物ꎮ姚如意等[４]研究表明:ＲＤＸ㊁ＨＭＸ和ＣＬ￣２０在ＤＮＰ中的溶解度分别为１２.２８㊁２.６４ｇ和７.０３ｇꎮＲＤＸ和ＨＭＸ在ＤＮＰ中溶解前㊁后的晶型一致ꎬ而ＣＬ￣２０在ＤＮＰ中溶解后回收的晶型由ε型变为β型ꎬ发生了转晶ꎮ当前ꎬ并未见关于ＤＮＰ晶体形貌和力学性能方面的报道ꎮ高能炸药的性能可以通过改变晶体尺寸㊁形貌㊁纯度㊁晶粒间的空隙微结构等物理特性而改变[５]ꎮ利用计算机技术对晶体生长形态进行模拟已经得到应用[６￣９]ꎮ因此ꎬ运用分子动力学模拟方法对ＤＮＰ的晶体形貌㊁力学性能和感度进行模拟计算ꎬ以期为ＤＮＰ在混合炸药中的应用提供参考ꎮ１㊀分子动力学模拟根据ＤＮＰ的晶胞结构(图１)ꎬ利用ＭａｔｅｒｉａｌＳｔｕ￣ｄｉｏ(ＭＳ)软件中的Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ模块ꎬ采用ＧｒｏｗｔｈＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙ(ＧＭ)㊁Ｂｒａｖａｉｓ￣ＦｒｉｅｄｅｌＤｏｎｎａｙ￣Ｈａｒｋｅｒ(ＢＦＤＨ)和ＥｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙ(ＥＭ)３种方法分别计算ＤＮＰ各个晶面参数ꎬ预测晶体的生长习性和自然生长晶形ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀图１㊀ＤＮＰ晶胞结构Ｆｉｇ.１㊀ＣｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＤＮＰ㊀㊀利用ＡｍｏｒｐｈｏｕｓＣｅｌｌ模块ꎬ构建ＴＮＴ㊁２ꎬ４￣二硝基苯甲醚(ＤＮＡＮ)和ＤＮＰ的超晶胞(分别３０个分子)ꎮ将超晶胞体系的模型在Ｆｏｒｃｉｔｅ模块下首先进行结构优化ꎬ再将优化后的平衡结构在Ｃｏｍｐａｓｓ[１０]力场下ꎬ采用常温㊁常压(ＮＰＴ)系统进行分子动力学模拟ꎬ得到相关的超晶胞弹性系数㊁模量㊁引发键键长和内聚能密度ꎮ设置温度为２９８Ｋꎬ压强为０.１ＭＰａꎬ控温方法和控压方法分别选用Ａｎｄｅｒｓｅｎ和Ｐａｒｒｉｎｅｌｌｏ[１１]ꎻ总模拟时间为２００ｐｓꎬ时间步长为１ｆｓꎻ模拟总步数为２ˑ１０５ꎬ其中ꎬ前１０５步用于热力学平衡ꎬ后１０５步用于统计分析[１２￣１３]ꎮ以上所有模型的构建和计算均在ＭＳ软件上进行ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀ＤＮＰ的晶体形貌２.１.１㊀ＧＭ方法计算结果用ＧＭ方法计算的ＤＮＰ晶体形貌如图２所示ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图２㊀ＧＭ方法计算的ＤＮＰ晶形Ｆｉｇ.２㊀ＣｒｙｓｔａｌｓｈａｐｅｏｆＤＮＰｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙＧＭｍｅｔｈｏｄ㊀㊀由图２可知ꎬ该方法计算得到的晶形近似梭形ꎬ长径比为１.６５５ꎬ由(１０￣１)㊁(０１１)㊁(１１０)㊁(１０１)㊁(１１￣１)和(２００)晶面及对称晶面围合而成ꎮ其中ꎬ多重度为４的(１１０)晶面占总面积的３５.７％ꎬ晶面附着能为－５７.５５ｋＪ/(ｍｏｌ ｕｎｉｔｃｅｌｌ)ꎻ多重度为４的(０１１)晶面占总面积的２５.２３％ꎬ晶面附着能为－６２.７９ｋＪ/(ｍｏｌ ｕｎｉｔｃｅｌｌ)ꎻ多重度为２的(１０￣１)晶面占总面积的２３.１９％ꎬ晶面附着能为－５５.４９ｋＪ/(ｍｏｌ ｕｎｉｔｃｅｌｌ)ꎮ晶体生长趋势如图３所示ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图３㊀ＧＭ方法计算的ＤＮＰ晶体生长趋势Ｆｉｇ.３㊀ＣｒｙｓｔａｌｇｒｏｗｔｈｔｒｅｎｄｏｆＤＮＰｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙＧＭｍｅｔｈｏｄ㊀㊀晶体生长趋势图中的箭头代表生长趋势ꎬ箭头越短ꎬ表示生长速率越慢ꎬ反之越快[８]ꎮ由图３可以看出ꎬ晶体在各个方向上箭头的长短和密集程度有差异ꎬ在(１１０)晶面和(１０￣１)晶面箭头的长度和密集程度低于其他晶面ꎬ表明(１１０)和(１０￣１)晶面在晶体生长过程中要比其他晶面的速率慢ꎬ因此决定了晶形近似梭形ꎮ２.１.２㊀ＢＦＤＨ方法计算结果用ＢＦＤＨ方法计算的ＤＮＰ晶体形貌见图４ꎮ４１ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５０卷第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图４㊀ＢＦＤＨ方法计算的ＤＮＰ晶形Ｆｉｇ.４㊀ＣｒｙｓｔａｌｓｈａｐｅｏｆＤＮＰｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙＢＦＤＨｍｅｔｈｏｄ㊀㊀由图４可知ꎬ该方法计算的ＤＮＰ晶形近似为短圆柱形ꎬ长径比为１.７１３ꎬ由(１０￣１)㊁(０１１)㊁(１１０)㊁(１０１)㊁(１１￣１)和(００２)晶面及对称晶面围合而成ꎮ多重度为２的(１０￣１)晶面㊁多重度为４的(０１１)晶面㊁多重度为４的(１１０)晶面㊁多重度为２的(１０１)晶面分别占总面积的３０.７６％㊁２５.７７％㊁２３.２９％和１６.９１％ꎻ其他晶面占总面积的３.２７％ꎮ说明(１０￣１)㊁(０１１)㊁(１１０)㊁(１０１)这４个晶面在晶体生长过程中发挥着重要的作用ꎮ但又因为每个晶面的生长速率大致相同ꎬ因此得到的晶形近似短圆柱形ꎮ晶体生长趋势如图５所示ꎮ由图５可知ꎬ在各个方向上ꎬ箭头的长短和密集程度大致相同ꎮ因此ꎬ用ＢＦＤＨ方法计算得到的晶形为近似短圆柱形ꎮＢＦＤＨ方法在计算时并未考虑能量的影响ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀图５㊀ＢＦＤＨ方法计算的ＤＮＰ晶体生长趋势Ｆｉｇ.５㊀ＣｒｙｓｔａｌｇｒｏｗｔｈｔｒｅｎｄｏｆＤＮＰｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙＢＦＤＨｍｅｔｈｏｄ２.１.３ＥＭ方法计算结果用ＥＭ方法计算的ＤＮＰ晶体形貌如图６所示ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图６㊀ＥＭ方法计算的ＤＮＰ晶形Ｆｉｇ.６㊀ＣｒｙｓｔａｌｓｈａｐｅｏｆＤＮＰｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙＥＭｍｅｔｈｏｄ㊀㊀由图６可知ꎬ该方法计算得到的ＤＮＰ晶形近似椭球形ꎬ长径比为１.５１８ꎬ主要由(１１０)㊁(０１１)㊁(１１￣１)㊁(２００)㊁(１０１)和(１０￣１)晶面及对称晶面围合而成ꎮ其中ꎬ(１１０)㊁(０１１)㊁(１１￣１)和(２００)晶面占总面积的６２.３７％ꎮ利用ＥＭ方法时ꎬ生长速率最慢的面(即表面能最低的面)控制着晶体的生长习性ꎮ经计算得到ꎬ(１１０)晶面的表面能为２９ｋＪ/(ｍｏｌ ｎｍ２)ꎬ(０１１)晶面的表面能为３２ｋＪ/(ｍｏｌ ｎｍ２)ꎬ(１１￣１)晶面的表面能为３４ｋＪ/(ｍｏｌ ｎｍ２)ꎬ这几个晶面的表面能相比于其他晶面表面能是最低的ꎬ决定了ＤＮＰ的生长晶形ꎬ晶体生长趋势如图７所示ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀图７㊀ＥＭ方法计算的ＤＮＰ晶体生长趋势Ｆｉｇ.７㊀ＣｒｙｓｔａｌｇｒｏｗｔｈｔｒｅｎｄｏｆＤＮＰｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙＥＭｍｅｔｈｏｄ㊀㊀由图７可知ꎬＤＮＰ在(１１０)㊁(０１１)和(１１￣１)晶面的生长箭头的长度要稍低于两端面的箭头长度ꎬ说明在晶体长大的过程中ꎬ(１１０)㊁(０１１)和(１１￣１)这３个面的生长速率要小于其他晶面ꎬ因此决定了晶体生长的形状近似椭球形ꎮ综合考虑３种计算方法得出ꎬ(１０￣１)㊁(０１１)㊁(１１０)㊁(１０１)和(１１￣１)等晶面在晶体生长过程中起着控制晶形的作用ꎮ而ＤＮＰ晶形的好坏对以其为基的混合炸药的成型质量起着重要的作用ꎮ相关研究表明ꎬ选用合适的功能助剂或者晶形控制剂能够控制晶面的生长速率ꎬ从而达到改变晶形的目的[６]ꎮ因此ꎬ在ＤＮＰ所有的生长面中ꎬ选择(１０￣１)㊁(０１１)㊁(１１０)㊁(１０１)和(１１￣１)晶面作为晶形控制剂的作用晶面ꎬ达到控制晶形㊁提高成型质量的目的ꎮ２.２㊀ＴＮＴ、ＤＮＡＮ和ＤＮＰ的力学性能利用ＭＳ软件计算得到的ＴＮＴ㊁ＤＮＡＮ和ＤＮＰ力学性能参数如表１所示ꎮ㊀㊀由表１可知ꎬＤＮＰ晶体的弹性系数Ｃ整体大于ＴＮＴ和ＤＮＡＮꎮＤＮＰ的拉伸模量Ｅ大于ＴＮＴ和表１㊀ＴＮＴ㊁ＤＮＡＮ和ＤＮＰ的力学性能Ｔａｂ.１㊀ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴＮＴꎬＤＮＡＮａｎｄＤＮＰ炸药Ｃ１１/ＧＰａＣ２２/ＧＰａＣ３３/ＧＰａＣ４４/ＧＰａＣ５５/ＧＰａＣ６６/ＧＰａＣ１２/ＧＰａＣ１３/ＧＰａＥＫＧＫ/Ｇ(Ｃ１２－Ｃ４４)/ＧＰａＴＮＴ１.２７５.５２６.７０２.６２１.７８１.５０１.８９１.７１４.３８１.８７１.９７０.９５－０.７３ＤＮＡＮ１.３４６.３２５.３４０.９５０.９６０.９０１.９１１.３０２.５６３.０９０.９４３.２９０.９６ＤＮＰ２.６７５.６５９.０１２.２７２.９９２.９１１.７０２.１２５.７３２.１４２.７２０.７９－０.５７５１ ２０２１年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀３ꎬ４￣二硝基吡唑的晶体形貌㊁力学性能和感度的计算模拟㊀雷㊀伟ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＤＮＡＮꎬ表明在拉伸受力的情况下ＤＮＰ抵抗形变的能力要比ＴＮＴ和ＤＮＡＮ强ꎻＤＮＰ的体积模量Ｋ大于ＴＮＴ而小于ＤＮＡＮꎬ表明在压缩受力的情况下ＤＮＰ抵抗形变的能力要比ＤＮＡＮ弱ꎬ比ＴＮＴ强ꎮＤＮＰ的剪切模量Ｇ要大于ＴＮＴ和ＤＮＡＮꎬ表明在剪切受力的情况下ꎬＤＮＰ抵抗剪切形变的能力要强于ＴＮＴ和ＤＮＡＮꎮＫ/Ｇ一般用来表征材料在受到冲击㊁振动载荷下韧性强度的大小ꎮ由表１可以得到ꎬＤＮＰ的Ｋ/Ｇ小于ＴＮＴ和ＤＮＡＮꎬ表明ＤＮＰ的韧性要弱于ＴＮＴ和ＤＮＡＮꎬ可以通过添加合适的高分子材料来提高其力学强度ꎮ２.３㊀感度依据引发键和内聚能密度理论[１４￣１５]ꎬ将引发键最大键长及内聚能密度作为预测炸药感度的判据ꎮ２.３.１㊀引发键键长引发键是物质中能量最低的化学键ꎮ引发键非常容易断裂ꎬ从而产生热点ꎬ促使炸药发生点火㊁爆炸ꎮ在ＤＮＰ㊁ＴＮＴ和ＤＮＡＮ炸药中ꎬＣ原子上连接的 ＮＯ２键是最容易断裂的键ꎮ因此ꎬ选择Ｃ ＮＯ２键作为预测感度的引发键ꎮ以ＤＮＰ炸药为例ꎬ将ＤＮＰ超晶胞中的非Ｃ ＮＯ２键删去ꎬ即在ＤＮＰ超晶胞结构中只保留Ｃ ＮＯ２键ꎬ利用Ａｎａｌｙｓｉｓ模块对其进行键长分析处理ꎬ即可得到ＤＮＰ的最可几键长Ｌｐ㊁平均键长Ｌａ和最大键长Ｌｍꎮ其他两种炸药的引发键键长采用相同的方法得到ꎮ３种炸药的Ｌｐ㊁Ｌａ和Ｌｍ如表２所示ꎮ表２㊀３种炸药的引发键键长Ｔａｂ.２㊀Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｂｏｎｄｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｒｅｅｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｎｍ炸药ＬｐＬａＬｍＤＮＰ０.１４４００.１４２００.１４４０ＴＮＴ０.１４６００.１４６００.１４７０ＤＮＡＮ０.１４３００.１４３５０.１４４０㊀㊀由表２可知:ＴＮＴ的Ｌｐ㊁Ｌａ和Ｌｍ均大于ＤＮＰ和ＤＮＡＮꎻＴＮＴ的Ｌｍ为０.１４７０ｎｍꎬＤＮＰ和ＤＮＡＮ的Ｌｍ相同ꎬ为０.１４４０ｎｍꎮＬｍ大ꎬ表明感度高㊁安全性差ꎬ即ＤＮＰ和ＤＮＡＮ的安全性较ＴＮＴ好ꎮ２.３.２㊀内聚能密度内聚能密度即分子的非键作用力ꎬ等于范德华力和静电力之和ꎮ内聚能密度是评价分子间作用力大小的物理量ꎬ主要反映基团间的相互作用ꎮ在一定条件下ꎬ表征聚集态变化所需能量的内聚能密度也可作为体系稳定性的判定依据[１６]ꎮ内聚能密度减小ꎬ表明炸药发生反应时ꎬ克服分子间作用所需的能量逐渐减小ꎬ进一步说明炸药的稳定性降低[１７]ꎬ即安全性降低ꎮ经过分子动力学模拟得到的３种炸药的内聚能密度见表３ꎮ表３㊀３种炸药的内聚能密度及其分量Ｔａｂ.３㊀ＣｏｈｅｓｉｖｅｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｉｔｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｒｅｅｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｋＪ/ｃｍ３炸药内聚能密度范德华力静电力ＤＮＰ０.７６０.３２０.４４ＴＮＴ０.５９０.５６０.０３ＤＮＡＮ０.８１０.３５０.４６㊀㊀由表３可以看出:ＤＮＰ㊁ＤＮＡＮ㊁ＴＮＴ的内聚能密度分别为０.７６㊁０.８１ｋＪ/ｃｍ３和０.５９ｋＪ/ｃｍ３ꎮＤＮＰ的内聚能密度与ＤＮＡＮ基本持平且均大于ＴＮＴꎬ表明ＤＮＰ和ＤＮＡＮ的安全性较ＴＮＴ好ꎬ这与引发键键长的分析结果一致ꎮ３㊀结论利用ＭＳ软件对ＤＮＰ的晶体形貌和力学性能进行模拟计算研究ꎬ结果表明:１)采用ＧＭ㊁ＢＦＤＨ和ＥＭ３种方法计算得到的ＤＮＰ晶体的形貌分别近似为梭形㊁短圆柱形和椭球形ꎬ且后两种形状极其相似ꎮＢＦＤＨ方法在计算时并未考虑能量这个参数的影响ꎬ其他两种方法考虑了ＤＮＰ结晶时能量特征的影响ꎬ综合分析ꎬＤＮＰ晶体的形貌更可能为梭球形ꎮ２)ＤＮＰ的生长面中ꎬ(１０￣１)㊁(０１１)㊁(１１０)㊁(１０１)和(１１￣１)等晶面在晶体生长过程中起着控制晶形的作用ꎬ因此可以选择(１０￣１)㊁(０１１)㊁(１１０)㊁(１０１)和(１１￣１)晶面作为晶形控制剂的作用晶面ꎬ由此达到控制晶形㊁提高成型质量的目的ꎮ３)ＤＮＰ的拉伸模量Ｅ大于ＴＮＴ和ＤＮＡＮꎬ体积模量Ｋ大于ＴＮＴ而小于ＤＮＡＮꎬ剪切模量Ｇ要大于ＴＮＴ和ＤＮＡＮꎬ韧性要弱于ＴＮＴ和ＤＮＡＮꎻ可以通过添加合适的高分子材料来提高其力学强度ꎮ４)ＤＮＰ和ＤＮＡＮ的引发键最大键长相同ꎬ为０.１４４０ｎｍꎬ较ＴＮＴ低ꎻＤＮＰ的内聚能密度与ＤＮＡＮ基本持平ꎬ且均大于ＴＮＴꎮ引发键键长和内聚能密度研究表明ꎬＤＮＰ和ＤＮＡＮ的安全性较ＴＮＴ好ꎮ参考文献[１]㊀ＰＲＩＣＥＤꎬＭＯＲＲＩＳＪ.Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｎｅｗｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍｅｌｔ￣ｐｏｕｒｃａｎｄｉｄａｔｅｓ[Ｃ]//ＩｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅＭｕｎｉｔｉｏｎｓａｎｄＥｎｅｒｇｅ￣６１ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５０卷第４期ｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｙｍｐｏｓｉｕｍ.２００９. [２]㊀郭俊玲ꎬ曹端林ꎬ王建龙ꎬ等.硝基吡唑类化合物的合成研究进展[Ｊ].含能材料ꎬ２０１４ꎬ２２(６):８７２￣８７９.ＧＵＯＪＬꎬＣＡＯＤＬꎬＷＡＮＧＪＬꎬｅｔａｌ.Ｒｅｖｉｅｗｏｎｓｙｎ￣ｔｈｅｓｉｓｏｆｎｉｔｒｏｐｙｒａｚｏｌｅｓ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１４ꎬ２２(６):８７２￣８７９.[３]㊀唐伟强ꎬ任慧ꎬ焦清介ꎬ等.３ꎬ４￣二硝基吡唑的性能表征及应用[Ｊ].含能材料ꎬ２０１７ꎬ２５(１):４４￣４８.ＴＡＮＧＷＱꎬＲＥＮＨꎬＪＩＡＯＱＪꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｐｅｒｔｙｃｈａｒａｃ￣ｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ３ꎬ４￣ｄｉｎｉｔｒｏｐｙｒａｚｏｌｅａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１７ꎬ２５(１):４４￣４８.[４]㊀姚如意ꎬ苟瑞君ꎬ张树海ꎬ等.几种硝胺炸药在熔态ＴＮＴ和ＤＮＰ中的溶解性及其结晶晶型[Ｊ].火炸药学报ꎬ２０１９ꎬ４２(１):８９￣９３.ＹＡＯＲＹꎬＧＯＵＲＪꎬＺＨＡＮＧＳＨꎬｅｔａｌ.ＳｏｌｕｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｒｙｓｔａｌｆｏｒｍｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｎｉｔｒａｍｉｎｅｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｉｎｍｏｌｔｅｎＴＮＴａｎｄＤＮＰ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏ￣ｐｅｌｌａｎｔｓꎬ２０１９ꎬ４２(１):８９￣９３.[５]㊀任晓婷ꎬ杨利ꎬ张国英ꎬ等.ＴＡＴＢ晶体形貌的计算模拟[Ｊ].火炸药学报ꎬ２０１０ꎬ３３(６):４３￣４６.ＲＥＮＸＴꎬＹＡＮＧＬꎬＺＨＡＮＧＧＹꎬｅｔａｌ.ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＴＡＴＢ[Ｊ].Ｃｈｉ￣ｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓꎬ２０１０ꎬ３３(６):４３￣４６.[６]㊀段晓惠ꎬ卫春雪ꎬ裴重华ꎬ等.ＨＭＸ晶体形貌预测[Ｊ].含能材料ꎬ２００９ꎬ１７(６):６５５￣６５９.ＤＵＡＮＸＨꎬＷＥＩＣＸꎬＰＥＩＣＨꎬｅｔａｌ.ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｃｒｙｓｔａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＨＭＸ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒ￣ｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２００９ꎬ１７(６):６５５￣６５９.[７]㊀齐晓飞ꎬ闫宁ꎬ李宏岩.ＨＡＴＯ晶体形貌㊁体膨胀系数和力学性能的分子动力学模拟[Ｊ].火工品ꎬ２０１８(５):３７￣４０.ＱＩＸＦꎬＹＡＮＮꎬＬＩＨＹ.Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｃｒｙｓｔａｌｆａｃｅꎬｖｏｌｕｍｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｍｅｃｈａ￣ｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒＨＡＴＯ[Ｊ].Ｉｎｉｔｉａｔｏｒｓ＆Ｐｙｒｏｔｅｃｈｎｉｃｓꎬ２０１８(５):３７￣４０.[８]㊀刘宁ꎬ王伯周ꎬ舒远杰ꎬ等.ＦＯＸ￣７结晶形貌的分子动力学模拟[Ｊ].火炸药学报ꎬ２０１６ꎬ３９(２):４０￣４４.ＬＩＵＮꎬＷＡＮＧＢＺꎬＳＨＵＹＪꎬｅｔａｌ.Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａ￣ｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｃｒｙｓｔａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＦＯＸ￣７[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓꎬ２０１６ꎬ３９(２):４０￣４４.[９]㊀冯璐璐ꎬ曹端林ꎬ王建龙ꎬ等.１￣甲基￣２ꎬ４ꎬ５￣三硝基咪唑的晶体形貌预测[Ｊ].含能材料ꎬ２０１５ꎬ２３(５):４４３￣４４９.ＦＥＮＧＬＬꎬＣＡＯＤＬꎬＷＡＮＧＪＬꎬｅｔａｌ.ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｃｒｙｓｔａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＭＴＮＩ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１５ꎬ２３(５):４４３￣４４９.[１０]㊀ＸＩＡＯＹＱꎬＳＵＮＴꎬＬＩＳＳꎬｅｔａｌ.ＭｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｉｅｓｏｆｔｈｅＣＬ￣２０/ＤＮＢｃｏ￣ｃｒｙｓｔａｌｂａｓｅｄＰＢＸｗｉｔｈＨＴＰＢ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓ:ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＳｅｒｉｅｓꎬ２０２１ꎬ１７２１:０１２０１０.[１１]㊀ＺＨＵＳＦꎬＧＡＮＱꎬＦＥＮＧＣＧ.Ｍｕｌｔｉｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｏｍｐ￣ｌｅｘｅｓｏｆＣＬ￣２０ｗｉｔｈｎｉｔｒｏｐｙｒａｚｏｌｅｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ:ｇｅｏｍｅｔｒｉｃꎬｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ[Ｊ].ＡＣＳＯｍｅｇａꎬ２０１９ꎬ４(８):１３４０８￣１３４１７.[１２]㊀陶俊ꎬ王晓峰ꎬ赵省向ꎬ等.ＣＬ￣２０/ＨＭＸ无规作用及共晶作用的理论计算[Ｊ].火炸药学报ꎬ２０１７ꎬ４０(４):５０￣５５.ＴＡＯＪꎬＷＡＮＧＸＦꎬＺＨＡＯＳＸꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌ￣ｃｕｌａｔｉｏｎｔｈｅｒａｎｄｏｍｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｎｄｃｏ￣ｃｒｙｓｔａｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆＣＬ￣２０/ＨＭＸ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓꎬ２０１７ꎬ４０(４):５０￣５５.[１３]㊀武宗凯ꎬ舒远杰ꎬ刘宁ꎬ等.ＣＬ￣２０/ＦＯＸ￣７共晶的分子动力学模拟[Ｊ].火炸药学报ꎬ２０１６ꎬ３９(３):３７￣４２.ＷＵＺＫꎬＳＨＵＹＪꎬＬＩＵＮꎬｅｔａｌ.ＭｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＣＬ￣２０/ＦＯＸ￣７ｃｏ￣ｃｒｙｓｔａｌ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓꎬ２０１６ꎬ３９(３):３７￣４２.[１４]㊀杭贵云ꎬ余文力ꎬ王涛ꎬ等.ＣＬ￣２０/ＤＮＢ共晶炸药晶体缺陷的理论计算[Ｊ].火炸药学报ꎬ２０１８ꎬ４１(４):３４５￣３５１ꎬ３５８.ＨＡＮＧＧＹꎬＹＵＷＬꎬＷＡＮＧＴꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｏｒｅ￣ｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｒｙｓｔａｌｄｅｆｅｃｔｏｆＣＬ￣２０/ＤＮＢｃｏｃｒｙｓｔａｌｅｘ￣ｐｌｏｓｉｖｅ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌ￣ｌａｎｔｓꎬ２０１８ꎬ４１(４):３４５￣３５１ꎬ３５８.[１５]㊀刘强ꎬ肖继军ꎬ陈军ꎬ等.不同温度下ε￣ＣＬ￣２０晶体感度和力学性能的分子动力学模拟计算[Ｊ].火炸药学报ꎬ２０１４ꎬ３７(２):７￣１２ꎬ１７.ＬＩＵＱꎬＸＩＡＯＪＪꎬＣＨＥＮＪꎬｅｔａｌ.Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆε￣ＣＬ￣２０ｃｒｙｓｔａｌａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓꎬ２０１４ꎬ３７(２):７￣１２ꎬ１７.[１６]㊀王东旭.ＨＮＩＷ/粘结体系界面性质与应用技术研究[Ｄ].北京:北京理工大学ꎬ２０１５.ＷＡＮＧＤＸ.Ｓｔｕｄｙｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａ￣ｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＨＮＩＷ/ｂｏｎｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ[Ｄ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１５.[１７]㊀ＸＩＡＯＪＪꎬＷＡＮＧＷＲꎬＣＨＥＮＪꎬｅｔａｌ.ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｏｆｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｗｉｔｈｅｎｅｒｇｙｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒＨＭＸａｎｄＨＭＸ￣ｂａｓｅｄＰＢＸｓｂｙｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＰｈｙｓｉｃａＢ:ＣｏｎｄｅｎｓｅｄＭａｔｔｅｒꎬ２０１２ꎬ４０７(１７):３５０４￣３５０９.７１２０２１年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀３ꎬ４￣二硝基吡唑的晶体形貌㊁力学性能和感度的计算模拟㊀雷㊀伟ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀。
第一章热学性能1、热容热容是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量，其定义是物体温度升高1k所需要增加的能量2、金属高聚物的热容本质及比较大小高聚物多为部分结晶或无定形结构，热容不一定符合理论式。
大多数高聚物的比热容在玻璃化温度以下比较小，温度升高至玻璃化转变点时，分子运动单位发生变化，热运动加剧，热容出现阶梯式变化。
高分子材料的比热容由化学结构决定，温度升高，使链段振动加剧，而高聚物是长链，使之改变运动状态较困难，因而需提供更多的能量。
一般而言，高聚物的比热容比金属和无机材料大。
3、热膨胀的物理本质物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。
材料的热膨胀是由于原子间距增大的结果，而原子间距是指晶格结点上原子振动的平衡位置间的距离。
材料温度一定时，原子振动但平衡位置保持不变，材料不随温度升高而发生膨胀；而温度升高，振动中心右移，原子间距增大，材料产生热膨胀。
4、化学键对热膨胀的影响材料的膨胀系数与化学键强度密切相关。
对分子晶体而言，膨胀系数大；而由共价键相连接的材料，膨胀系数小的多。
对于高聚物来说，长链分子中的原子沿链方向是共价键相连接的，近邻分子间的相互作用是弱的范德华力，因此结晶高聚物和取向高聚物的热膨胀具有很大的各向异性。
5、从化学键角度比较高聚物的膨胀系数对于高聚物来说，长链分子中的原子沿链方向是共价键相连接的，近邻分子间的相互作用是弱的范德华力，因此结晶高聚物和取向高聚物的热膨胀具有很大的各向异性。
6、热膨胀与熔点、热容的关系（1）热膨胀与熔点的关系当固体晶体温度升高至熔点时，原子热运动将突破原子间结合力，使原有的固态晶体结构被破坏，物体从固态变成液态，所以，固态晶体的膨胀有极限值。
因此，固态晶体的熔点越高，其膨胀系数就越低。
（2）热膨胀与热容的关系热膨胀是固体材料受热以后晶格振动加剧而引起的容积膨胀，而晶格振动的激化就是热运动能量的增大，每升高单位温度时能量的增量也就是热容的定义。
