分子空位缺陷对环三亚甲基三硝胺含能材料几何结构、电子结构及振动特性的影响?

摘要：

含能材料中的微观缺陷是导致“热点”形成并相继引发爆轰的重要因素。然而，由于目前人们对材料内部微观缺陷的认识不足，限制了对含能材料中“热点”形成微观机理的理解，进而阻碍了含能材料的发展和应用。为了洞悉含能材料内部微观缺陷特性及探索缺陷引发“热点”的形成机理，利用第一性原理方法研究了分子空位缺陷对环三亚甲基三硝胺(RDX)含能材料的几何结构、电子结构及振动特性的影响，探讨了微观缺陷对初始“热点”形成的基本机理。采用周期性模型分析了分子空位缺陷对RDX几何结构、电子能带结构、电子态密度及前线分子轨道的影响。采用团簇模型分析了分子空位缺陷对RDX振动特性的影响。结果发现，分子空位缺陷的存在使其附近的N—N键变长，分子结构变得松弛；使导带中很多简并的能级发生分离，电子态密度减小，并使由N-2p和O-2p轨道形成的导带底和价带顶均向费米面方向移动，降低了能带隙值，增加了体系活性。前线分子轨道及红外振动光谱的计算分析表明，分子缺陷使最高已占分子轨道电荷主要集中在缺陷附近的分子上，且分子中C—H键和N—N键能减弱。这些特性表明，分子空位缺陷的存在使体系能带隙变小，并使缺陷附近的分子结构松弛，电荷分布增多，反应活性增强；在外界能量激发下，缺陷附近分子将变得不稳定，分子中的C—H键或N—N键较易先发生断裂，发生化学反应释放能量，进而成为形成“热点”的根源。

关键词：空位缺陷、含能材料、电子结构、振动特性

分类号：O64;R96

资助基金：国家自然科学基金21203012;辽宁省优秀人才支持计划LJQ2013118;北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室开放基金批准号:KFJJ14-08M资助的课题.* Project supported by the National Natural Science Foundation of ChinaGrant 21203012;the Liaoning Excellent Talents Program, ChinaGrant LJQ2013118;the Foundation of State Key Laboratory of Explosion Science and Technology of Beijing Institute of Technology, ChinaGrant KFJJ14-08M

在线出版日期：2016-03-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共1页

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