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随着现代武器系统的不断发展,高能钝感炸药成为炸药研发领域的热点。晶体形貌和温度是影响炸药感度的重要参数,通过改变重结晶溶剂种类、温度等可以控制炸药晶体形貌、减少晶体缺陷、降低炸药感度;理论上预测溶剂对炸药晶体形貌的影响可以减少重结晶溶剂筛选的实验工作量。向单质炸药添加高聚物粘结剂亦可降低炸药感度,同时可改善炸药力学性能。本工作主要包括两部分内容:第一部分以1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)、2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)及1,4,6,9-四硝基-1,4,6,9-四氮杂双环[4,4,0]癸烷(TNAD)为研究对象,采用附着能(AE)模型预测其在真空中的晶体形貌,确定主要生长晶面,并运用分子动力学(MD)方法计算晶面与不同溶剂的相互作用,通过修正的AE模型预测其在溶剂中的晶体形貌。结果表明,TNAZ、ANPyO及TNAD的真空晶体形貌分别为多面体、椭圆及八面体;主要生长晶面分别为:(002)、(111)、(020)、(102)、(021)及(112)面,(110)、(100)、(11-2)及(10-1)面,(110)、(010)、(100)及(001)面。在乙醇溶剂中,TNAZ的晶体形貌更规则,(111)和(020)面法向生长速度最快,在晶体生长过程中消失;ANPyO在溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、三氟乙酸(CF3COOH)中的晶体形貌皆接近于片状,与已有实验结果一致;TNAD在二甲基亚砜(DMSO)溶剂的晶体形貌接近长方体,(001)面的法向生长速度最慢,成为其主要显露晶面。第二部分以TNAZ、ANPyO、TNAD的超晶胞及其高聚物粘结炸药(PBXs)为研究对象,探讨引发键键长、引发键键连双原子作用能、内聚能密度等参量与炸药感度的关系,考察PBXs体系的稳定性、相容性及粘结剂对单质炸药力学性能的影响。研究结果表明,TNAZ晶胞参数(a、b、c)及体积随温度升高逐渐增大、晶体密度逐渐降低,计算值与实验值比较接近,TNAZ的热膨胀性能呈现各向异性,其体膨胀系数和线膨胀系数均随温度升高而逐渐降低。ANPyO的引发键C-NO2,TNAZ及TNAD的引发键N-NO2的最大键长、引发键连双原子作用能及内聚能密度可作为评价各单质炸药感度的参数,但不能作为评价其PBXs体系感度的指标。单位质量的粘结剂与TNAZ(00 2)面、ANPyO(110)面及TNAD(001)面结合能由大到小的顺序分别为:PEG>PGN>F2311>F2603、PEG>PGN>F2603>F2311及PEG>PGN>F2603>F2311,PEG与晶面形成的PBXs最稳定、相容性最好。径向分布函数分析表明,PEG、PGN与TNAZ(002)面、ANPyO(110)面及TNAD(001)面的相互作用能包括静电力、范德华力及氢键,F2603与TNAD(001)面亦可形成氢键,但氢键强度弱于PEG、PGN与TNAD(001)面的氢键强度。PEG、PGN、F2311及F2603粘结剂的添加可以降低TNAZ、ANPyO及TNAD单质炸药的刚性、增加其柔性和韧性、改善其力学性能。