CL-20/NQ共晶材料的分子间作用研究及晶型预测

利用密度泛函理论研究了四种CL-20/NQ的共晶结构(a,b,c,d),并对其分子间相互作用、炸药性质和晶型进行了分析和预测.结果表明,CL-20/NQ共晶是由一系列弱氢键和范德华力共同作用形成的,且四种结构相互作用能大小排序为cbda;其次CL-20/NQ共晶结构的感度相比于CL-20单体都有所降低,且在结构b和c表现较为明显;最后形成Cl-20/NQ共晶的可能晶型为单斜晶系,P21/c空间群,其晶胞参数是a=13.9820?,b=14.0933?,c=9.5160?,α=γ=90.000°,β=93.853°,V=1870.910?3,Z=4.为今后CL-20/NQ共晶研究提供理论指导.     

CL-20/HMX共晶含能材料研究进展

含能材料共晶化是获得高能低感含能材料的重要途径,不同含能材料形成共晶可以有效改善含能材料的氧平衡及感度,提高其爆热、作功能力及安全性等性能。CL-20/HMX共晶含能材料是高能低感共晶含能材料的代表,CL-20/HMX共晶既保留了CL-20的能量水平又降低了CL-20的感度,是解决CL-20应用问题的有效途径。本文通过对比CL-20/HMX共晶与CL-20及HMX性能上的差异,说明了CL-20/HMX共晶研究的必要性,并从CL-20/HMX共晶的制备方法、形成机制、性能及应用方面,综述了CL-20/HMX共晶研究的最新进展。重点对比了CL-20/HMX共晶制备方法的优劣,总结了CL-20/HMX共晶形成机制,分析了不同制备方法获得的CL-20/HMX共晶性能差异,评述了CL-20/HMX共晶的发展现状及应用前景。     

外电场对共晶含能材料CL-20/TNT感度的影响

为了研究外电场对六硝基六氮杂异伍兹烷/2,4,6-三硝基甲苯(CL-20/TNT)共晶含能材料感度的影响,采用M06-2X-D3、B3LYP-D3BJ和ωB97XD 3种方法在6-311+G(d, p)(基组)水平下分析不同强度的外电场对CL-20/TNT共晶含能材料的静电势(ESP)、引发键键长(R(N—NO_2))、硝基基团电荷(Q(—NO_2))、相互作用能(E_(int))和键解离能(E_(BDE))的影响。结果表明:随着N→NO_2方向电场(正电场)强度增强,引发键键长变短,局域正静电势极值减小,然而硝基基团负电荷增多,键解离能数值增大,使得CL-20/TNT共晶含能材料的感度降低;随着NO_2→N方向电场(负电场)强度增强,引发键键长变长,局域正静电势极值增大,硝基基团负电荷减少,键解离能数值减小,使得CL-20/TNT共晶含能材料的感度增大。与无外电场相比,E_(int)随着正电场强度的增强而逐渐减小;采用M06-2X-D3和ωB97XD方法计算时,E_(int)随着负电场强度的增强先增大后减小,但采用B3LYP-D3BJ方法计算时,E_(int)随着负电场强度的增强逐渐增大。在同一电场强度下对比3种方法所得数值大小,ωB97XD与另外两种方法所得数值差异明显。因此,通过相互作用能判断电场对共晶材料感度的影响存在一定的局限性。     

CL-20/FOX-7共晶的理论研究

采用分子动力学(MD)模拟和DFT-B3LYP/6-311++G**理论研究了2,4,6,8-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷(CL-20)与1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的共晶结构.其中,共晶的不同摩尔配比用MD模拟实现,CL-20和FOX-7结构借助B3LYP/6-311++G**最优化,并计算了单体的表面静电势.在此基础上,结合总配位能量(ISPE)预测共晶的相互结合位点.结果表明,只有当化学计量比为1:1时才可以生成CL-20/FOX-7的共晶,与MD方法的结论一致.CL-20/FOX-7共晶的结合位点的顺序依次是:F5-C9(19.82kJ/mol)F5-C3(15.07kJ/mol)F5-C4(14.84kJ/mol)F5-C1(14.67kJ/mol).     

高聚合度聚氯乙烯/聚甲醛/丁腈橡胶三元共混弹性体的研究

采用机械共混、化学交联工艺制备高聚合度聚氯乙烯(HMWPVC)/聚甲醛(POM)/丁腈橡胶(NBR)三元共混弹性体合金。重点讨论了HMWPVC/POM/NBR共混比、PVC树脂的相对分子质量、NBR橡胶的丙烯腈含量、硫化体系等因素对弹性体性能的影响。HMWPVC/POM/NBR共混弹性体的力学性能、耐油耐溶剂性能优于PVC/POM/NBR共混弹性体。采用动态粘弹谱仪、扫描电子显微镜等现代分析技术研究了HMWPVC/POM/NBR三元共混弹性体的微观结构,结果显示HMWPVC/POM/NBR(10/10/80)三元共混弹性体的tgδ－T谱上只出现一个峰值,其对应的玻璃化转变温度为－0.8℃,三元共混弹性体具有较好的相容性。     

2,4,6-TNT晶体电子结构的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFr)对2,4,6-三硝基甲苯(TNT)晶体的分子结构及电子结构进行了理论研究,探讨了TNT晶体的分子结构以及费米能附近的能带结构和原子的投影态密度(PDOS),并分析了TNT分子间的相互作用以及分子内和分子问的氢键作用.同时还利用Gaussian98程序包对单个TNT分子结构进行了B3P86/6-31g**水平的优化计算,分析了单个TNT分子和晶体中TNT分子的差异.     

盐离子/二元混合溶液荧光光谱分析与计算

采用荧光光谱和理论计算对盐/二元混合溶剂体系溶剂化的影响进行研究,推测无机盐离子—N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/乙醇和苯/乙醇二元混合溶剂体系中团簇分子的变化规律,并对可能存在的团簇分子采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP和TD-B3LYP方法进行结构优化和激发能计算.得到无机盐离子在一定程度上改变混合溶剂间的作用力,使多聚体构型逐步转化为低聚体,Ca2+、Li+、Cl-都可以提高荧光效率,含有NO3-构型的团簇分子不易发生跃迁且震荡强度皆为零.     

Ti-Al系二元合金的稳定性及电子结构性能研究

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法优化了TiAl、Ti_5Al_3、Ti_3Al这三种成分的Ti-Al系二元合金,通过对合金的内聚能、形成能和差分电荷密度的计算分析了合金的结构稳定性;通过计算合金的态密度、差分电荷密度研究了合金的电子结构性质.三种Ti-Al系合金的内聚能值分别为-4.33eV、-4.55eV、-4.71eV,表明常温下Ti_3Al稳定性最好.三种合金的形成能均为负值,结果分别为-3.61eV、-4.50eV、-4.42eV.由差分电荷密度可以看出,在三种合金中,Ti_3Al的稳定性最好.同时,在态密度的研究中,我们发现Al不是β相的稳定元素,随着Al含量的减少,体系费米能级升高,TiAl、Ti_5Al_3、Ti_3Al的抗腐蚀性依次减弱.     

超声辐照下MMA/BA/AA三元无皂乳液聚合的研究

以过硫酸钾(KPS)为引发剂,用超声波引发PMMA/BA/AA无皂乳液聚合,制备甲基丙烯酸甲酯(MMA)/丙烯酸丁酯(BA)/丙烯酸(AA)三元共聚物乳胶粒. 探讨了引发剂用量、功能性单体(AA)用量、超声时间对单体转化率的影响. TEM照片表明乳胶粒直径大约在340～450 nm左右,呈典型的核壳结构.FTIR及DSC-TGA分析显示产物为三元共聚物,而不是PMMA、PBA和PAA的共混物.     

HNC→HCN反应机理的密度泛函理论研究

采用电子结构理论中的B3LYP密度泛函方法(DFT)研究了HNC→HCN的异构化反应机理.HNC转化为HCN可能存在两种方式:一种方式是HNC自身通过分子内氢键,构成一个三元环结构进行转化;另一种方式是两分子HNC先通过分子间氢键发生缔合,形成氢键络合物,再构成一个六元环结构进行转化.计算结果发现,六元环结构的机理使异构化反应的活化能大大降低.     

Cu含量对γ-Ni相影响的第一性原理

基于第一性原理赝势平面波方法,从原子尺度上分析了Cu元素含量的变化对镍基合金基体相γ-Ni相的影响.计算了掺杂前后不同体系的晶胞总能量、形成热、结合能、态密度以及电荷密度,分析了掺杂前后不同体系的稳定性.结果表明:Cu原子的掺杂使γ-Ni相的形成热和结合能的绝对值降低,并且随着掺杂浓度的增大,形成热和结合能的绝对值也相应降低,表明Cu的掺杂降低了体系的稳定性,Cu含量越高体系的稳定性越差; Cu的掺杂降低了体系的硬度、抗变形能力以及原子间的定向键和结合能力,使体系的延性降低.引起这些变化的本质原因是Cu原子的掺杂改变了体系中Ni原子周围的电荷分布以及电荷间的相互作用.计算结果与实验结果的趋势相一致.     

PET/PEN共混物的热分解行为及其动力学

研究了惰性气氛下聚对苯二甲酸乙二酯(PET)/聚对萘二甲酸乙二酯(PEN)共混物的非等温热分解行为及其动力学.研究发现,不同PET/PEN共混物的热降解为一个主要的热分解过程,热分解反应为一级反应.随着共混物中PEN质量分数的增加,共混物的起始分解温度逐渐升高,共混物的热稳定性逐渐提高,而且共混物的热分解反应活化能也逐渐增加,这是由于PEN分子链中萘环的热分解温度比PET中苯环高,因此分子链的热稳定性比PET要高.共混物中萘环的化学组成含量越高,则热稳定性愈高.     

铂金团簇结构与稳定性的密度泛函研究

采用随机踢球全局优化模型结合密度泛函理论系统,研究了Pt^λ_n(2≤n≤9,λ=0,-1)团簇的几何结构等微观性质,以及这些性质随着团簇尺寸变化的关系与演化规律.通过对计算结果理论的分析发现:中性与阴性团簇的基态构型在所研究的尺寸范围内更倾向于具有低对称性的三维立体结构;体系的平均结合能均随着铂金原子个数的增多而增大,阴性团簇平均结合能比相应的中性大;所有电荷态下团簇的离解能、二阶拆分能都随着铂金原子个数的增加呈现出明显的奇偶交替现象.结果表明:阴性的奇数团簇的稳定性要强于与之相邻的偶数团簇的稳定性;相反,中性团簇下偶数团簇的稳定性比奇数团簇强.     

PET/Vectra A900共混物的流变及诱导结晶行为

对PET/Vectra A900(TLCP)共混体系的流变与结晶诱导行为进行了研究。结果表明:PET/TLCP的流变行为与组成密切有关,高TLCP含量(30wt.％)的流体呈现与纯LCP相似的非牛顿流体特征并存在一定的屈服应力;低TLCP含量(5wt.％)的共混物流体则相似于纯PET的近牛顿流体的特征,但粘度有所降低,介于中间的组成随切变速率的变化呈现两个区域的流动特征。对共混体系法向应力的测定表明:第一法向应力差负值的出现与测试条件有关。在剪切条件下,由于TLCP的诱导作用,使PET在熔体状态下出现了结晶现象。     

乙烯-辛烯共聚物/淀粉共混物的非等温热解动力学

利用动态热重分析(TG)技术对乙烯-辛烯共聚物(POE)/糊化蜡质玉米淀粉(GWCS)共混物在惰性气体条件下的热性能和非等温热解动力学进行了分析,探讨了其热解机理.结果表明,随着淀粉含量的增加,POE/GWCS共混物的热失重曲线向低温方向移动,材料的外延起始温度降低,即材料的热稳定性降低,说明淀粉的加入降低了聚合物的耐热性能.随着升温速率的增加,POE/GWCS共混物最大热分解速率对应的温度向高温方向移动,最大热分解速率增大.采用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa两种方法进行热解动力学分析,发现随着淀粉含量增加,共混物体系的热分解E/logA值降低,表明淀粉含量对共混物的热稳定性有显著影响.     

Electronic structure of edge dislocation of core-doped Ti in Fe

The electronic structure of an edge dislocation doped Ti lying in the (001) plane with Burgers Vector along [100] direction in body-centered cubic iron is investigated using the first principles discrete variational method (DVM) based on the density-functional theory. The binding energy, impurity formation energy, interatomic energy, Mulliken orbital populations and charge density difference are presented in this paper. By calculating the binding energy of the clean dislocation system and the Ti-doped system, it is found that the binding energy of Ti-doped dislocation system is lower than that of the clean dislocation system, which implies that the Ti-doped dislocation system is more stable than the clean dislocation system. The calculated result of the impurity formation energy predicts the trapping effect of dislocation core for Ti, which shows that Ti atom prefers to occupy the place at the dislocation core. The calculated results of the interatomic energy and the difference charge density of dislocation doped Ti system indicate that the stronger bonding formed between the Ti impurity and its neighbor Fe atoms will affect the mechanical property of edge dislocation. Considering the influence of Ti on the electronic structure and the energies, we can predict that the trace Ti in transition metal Fe with dislocation defect can give a significant contribution to the solid solution hardening effects and will influence the mechanical property of materials.     

PVC/EVA共混体系的韧性、流变性与形态结构的关系

用ＤＳＣ、ＴＥＭ、ＳＥＭ与毛细管流变仪等对ＰＶＣ／ＥＶＡ材料的相容性、流变行为、加工条件与结构、性能间的关系做了较深入而全面的研究．结果表明：相容性与加工条件对材料的形态结构与性能有重要影响;随着ＥＶＡ含量或ＥＶＡ中ＶＡ含量的增加,ＥＶＡ相从分散颗粒逐渐转变到连续网络,且随着这种形态转变,材料便从脆性过渡到韧性;材料的熔体属于非牛顿流体中的假塑性流体．     

CL-20/GO纳米复合含能材料的制备与性能研究

以多层氧化石墨烯为原料,高能炸药六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为填料,采用超声吸入法制备了CL-20/GO的纳米复合含能材料。利用TEM、DSC-TG、XRD对制备的样品进行了表征;并对制备的样品进行了光点火实验。结果表明:采用实验方法制备出了CL-20/GO纳米复合含能材料,证实了GO片层内部和片层上的负载物质为CL-20晶粒,负载部位在GO的片层内和片层上,呈晶粒状,清晰可见,分布较分散,无团聚,粒子大小主要集中在10~20 nm范围内,个别粒子尺寸较大,约40 nm;CL-20/GO纳米复合含能材料的起始分解温度、分解峰值温度较纯CL-20均有所提前;CL-20/SMWNTs光敏感性强,50 W的激光能量就可以将其点燃。     

稀土Sm杂化材料/PP共混体系性能研究

PS/PP、Sm2O3-PS/PP共混体系性能研究表明,PS及Sm2O3-PS的加入影响了PP的结晶形态,使共混体系结晶速率增加.PS/PP和Sm2O3-PS/PP相同比例的共混体系,其熔融峰位置向低温偏移,体系熔点略低,其结晶峰位置向高温偏移,结晶温度有较明显的提高.