不同组分比的HMX/DMI共晶炸药结构与性质的理论研究

材料目前已廣泛应用在军事和民用上。然而，大多数含能材料不能满足低感高能的需求。为避免应用中爆炸事故的发生，设计、探索合成新型钝感高能炸药已成为当前能量材料领域的重要课题[1，2]。共晶是由分子间相互作用形成的超分子化合物，在共晶中可能存在氢键、π-堆积、范德华力等分子间相互作用[3–6]。这些相互作用的形成能使共晶化合物更加稳定，因而共晶化合物的设计已成为降低现存炸药感度、提高其爆炸性能的重要途径之一[5，7–16]。

共晶炸药的稳定性和爆炸性质受其分子摩尔比的影响。一般而言，若共晶炸药含有较多高能量成分，尽管能量升高了，但感度也升高了。反之，若其含较多的低能量炸药成分，其感度可能降低，但能量也降低了。因此研究共晶炸药中的分子摩尔比对于其稳定性和爆炸性能的影响是非常有必要的。

HMX是目前人们最常用的高能量密度化合物之一。目前对于含有HMX的共晶炸药在实验和理论研究上引起了人们极大兴趣[17–25]。2013年，林鹤等人合成了HMX/DMI共晶炸药，并借助X单晶衍射进行了结构测定，报道了其量子化学方法计算得到的分子间相互作用能，给出了自然键轨道和原子-分子理论对其性质和结构的分析结果[21]。然而分子摩尔比对其结构、成键稳定性和力学性能（含能化合物的重要性质之一[14]）的影响没有报道。本论文选择β-HMX作为研究对象（β-HMX具有相对较大的晶体密度和较高的热稳定性），借助分子动力学，讨论了分子摩尔比对HMX/DMI共晶炸药几个重要共晶面的成键能以及力学性质的影响。为了进一步揭示共晶的成键本质，对于1：1的HMX/DMI复合物的分子间相互作用进行了计算。这些研究对于HMX共晶炸药的设计和合成具有重要理论价值。

1 计算细节

1.1 分子动力学计算

利用Materials Studio 7.0软件中的 Discover模块，在COMPASS力场中对初始模型进行了分子动力学模拟。

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