正版新书]含能材料的本征结构与能张朝阳,黄静,布汝朋9787030760

01 绪言

1.1 含能材料 2

1.2 含能材料的本征结构 6

1.3 引入本征结构的益处 11

1.4 本书目的及组织结构 12

参考文献 13

02 含能晶体分类

2.1 引言 16

2.2 含能晶体分类标准 17

2.2.1 基本结构单元 17

2.2.2 含能晶体类型 20

. 含能晶体类别 21

..1 含能分子晶体 21

..2 含能离子晶体 25

.. 含能原子晶体 28

..4 含能金属晶体 29

..5 含能混合型晶体 30

2.4 含能晶体分类启示 32

2.4.1 PCP间相互作用与晶体稳定的关系 32

2.4.2 晶体类型与其能量的关系 34

2.5 结论与展望 34

参考文献 35

03 分子模拟方法在含能材料本征结构中的应用

3.1 引言 42

3.1.1 分子模拟在含能材料研究中的重要 42

3.1.2 分子模拟的应用 43

3.2 量子化学方法及其应用 46

3.2.1 量子化学方法概述 46

3.2.2 描述几何结构 49

3.. 描述结构 50

3.2.4 描述热力学质 52

3.2.5 描述反应 53

3.3 DFT色散校正方法及其应用 54

3.3.1 预测晶体密度 57

3.3.2 预测晶胞参数 60

3.3.3 预测晶格能 61

3.3.4 计算效率的比较 62

3.4 分子力场方法及其应用 64

3.4.1 经典力场及其应用 65

3.4.2 一致力场及其应用 68

3.4.3 反应力场及其应用 69

3.5 Hirshfeld表面分析法及其应用 70

3.5.1 基本原理 70

3.5.2 描述分子间相互作用 73

3.5.3 描述同一分子在不同晶体环境中的相互作用 77

3.5.4 描述同一离子在不同晶体环境中的相互作用 79

3.5.5 预测剪切滑移特和撞击感度 80

3.5.6 Hirshfeld法优缺点小结 81

3.6 用于计算含能分子和晶体的软件及数据库 82

3.6.1 Gaussian 82

3.6.2 Multiwfn 83

3.6.3 VASP 83

3.6.4 Materials Studio 84

3.6.5 DFTB+ 87

3.6.6 CP2K 87

3.6.7 LAMMPS 88

3.6.8 COSMOlogic 89

3.6.9 CrystalExplorer 89

3.6.10 CSD 89

3.7 结论与展望 90

参考文献 91

04 含能分子和含能单组分分子晶体

4.1 引言 111

4.2 传统含能分子晶体 111

4.2.1 含能硝基化合物 112

4.2.2 含能共轭氮杂环化合物 116

4.. 含能有机叠氮化合物 124

4.2.4 耐热不同的含能化合物 125

4.2.5 撞击感度不同的含能化合物 128

4.3 含能卤素化合物 129

4.3.1 含能氟化合物 129

4.3.2 含能氯、溴或碘化合物 131

4.4 含能过氧化物 132

4.5 全氮分子 134

4.6 结论与展望 138

参考文献 139

05 含能分子晶体的多晶型与晶型转变

5.1 引言 152

5.2 多晶型与晶型转变 152

5.2.1 多晶型 152

5.2.2 晶型转变 154

5.3 晶型转变的影响因素 156

5.3.1 晶体品质 156

5.3.2 添加剂 157

5.4 晶型的结构和能量差异 158

5.4.1 分子结构 158

5.4.2 分子堆积 160

5.4.3 晶体形貌 165

5.4.4 能量特 165

5.4.5 爆轰特 168

5.5 晶型对热解机制的影响 169

5.5.1 CL-20各晶型的热解机制 169

5.5.2 HMX各晶型的热解机制 173

5.6 晶型转变导致的FOX-7低撞击感度 177

5.6.1 FOX-7各晶型的堆积结构 177

5.6.2 FOX-7各晶型剪切滑移特 178

5.6.3 FOX-7的低撞击感度与其热致晶型转变间的相关 13

5.7 控制晶型转变的策略 184

5.7.1 重结晶 184

5.7.2 晶体包覆 184

5.7.3 添加添加剂 185

5.8 结论与展望 185

参考文献 186

06 含能离子晶体

6.1 引言 196

6.2 组成和类别 196

6.2.1 含能离子晶体的组成 196

6.2.2 含能离子晶体的类别 198

6.3 组成离子的体积及特的可变 198

6.3.1 体积可变 198

6.3.2 特可变 201

6.4 堆积结构和分子间氢键 202

6.4.1 堆积结构 203

6.4.2 分子间氢键 204

6.4.3 氢键的影响 211

6.5 含能无机离子晶体 213

6.6 含能有机离子晶体 215

6.6.1 含四唑结构的离子晶体 216

6.6.2 含三唑结构的离子晶体 219

6.6.3 含能有机离子晶体 221

6.7 结论与展望 224

参考文献 225

07 含能共晶

7.1 引言 1

7.2 共晶的定义和内涵

7.2.1 现有定义和分类的不足

7.2.2 共晶及其相关术语的发展历史

7.. 具有更宽内涵的共晶的新定义

7.3 含能共晶的组成、分子间相互作用及堆积结构

7.3.1 CL-20基共晶 241

7.3.2 HMX基共晶 252

7.3.3 EDNA、BTATz、DNPP、aTRz、BTNMBT及BTO基共晶 253

7.3.4 TNT、DNBT、DNAN和HNS基含能共晶 254

7.3.5 BTF基含能共晶 256

7.3.6 TXTNB基共晶 257

7.3.7 基于氮杂环分子的共晶 258

7.4 含能共晶形成的热力学 259

7.4.1 计算方法 259

7.4.2 热力学参数 260

7.5 含能共晶的质和能 264

7.5.1 密度、爆速和爆压 264

7.5.2 热稳定和撞击感度 265

7.5.3 含能共晶的反应：以CL-20/HMX共晶为例 268

7.6 结论与展望 272

参考文献 273

08 含能原子晶体、含能金属晶体和含能混合型晶体

8.1 引言 286

8.2 含能原子晶体 286

8.2.1 聚合氮 286

8.2.2 聚合CO和聚合CO2 291

8.3 含能金属晶体 294

8.3.1 金属氢 294

8.3.2 金属氮 296

8.4 含能混合型晶体 297

8.4.1 含能钙钛矿 297

8.4.2 基混合型晶体 299

8.4.3 混合型共晶 301

8.5 结论与展望 305

参考文献 305

09 氢键、氢转移及卤键

9.1 引言 310

9.2 氢键 311

9.2.1 含能单组分分子晶体中的氢键 312

9.2.2 含能共晶中的氢键 316

9.. 含能离子化合物中的氢键 320

9.3 氢键的影响 322

9.3.1 氢键对晶体堆积的影响 322

9.3.2 氢键对撞击感度的影响 324

9.4 氢转移 324

9.4.1 分子内氢转移 325

9.4.2 晶体中的氢转移 335

9.5 氢转移的影响 341

9.5.1 氢转移对热稳定的影响 341

9.5.2 氢转移对撞击感度的影响 353

9.6 含能化合物中的卤键 358

9.7 结论与展望 359

参考文献 359

10 含能晶体中的π堆积

10.1 引言 372

10.2 π-π堆积 372

10.2.1 含能平面π共轭分子 372

10.2.2 氢键辅的π-π堆积 374

10.. 无氢键辅的π-π堆积 378

10.2.4 热/压力诱导下π-π堆积模式的变化 379

10.3 n-π堆积 380

10.3.1 n-π堆积的内涵 380

10.3.2 n-π堆积结构 381

10.3.3 n-π堆积的本质：静电相互作用 384

10.4 n-π堆积、π-π堆积和分子间氢键的对比 387

10.5 分子结构-堆积模式间关系：以D2h和D3h分子为例 389

10.5.1 数据采集及分子堆积模式确认 389

10.5.2 分子结构和堆积模式 389

10.5.3 层内分子间相互作用 391

10.5.4 平面层状堆积的D2h和D3h分子的特 399

10.6 结论与展望 400

参考文献 401

11 低感高能材料的晶体工程

11.1 引言 408

11.2 含能材料能量-安全间的矛盾 408

11.3 含能材料的晶体堆积模式与撞击感度间的关系 409

11.4 高晶体堆积密度含能化合物的构筑策略 415

11.4.1 晶体结构数据收集 417

11.4.2 高密度含能化合物的dm-PC矛盾 417

11.4.3 分子组成和分子间相互作用对密度的影响 422

11.4.4 提升晶体堆积密度的策略 425

11.5 创制低感高能材料的策略 429

11.5.1 创制传统低感含能材料的策略 429

11.5.2 创制低感含能共晶或降低含能共晶感度的策略 430

11.5.3 创制低感含能离子化合物或降低含能离子化合物

感度的策略 433

11.6 结论与展望 434

参考文献 435

附录1 常用符号及其中英文含义对照 441

附录2 分子缩写与中英文全名对照 445

附录3 晶体编号与中英文全名对照 459