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本论文应用量子化学计算方法研究了典型含C/N-NO2炸药在外电场作用下的结构性质与反应性质。本文首先研究了电场作用下简单炸药如含有C-NO2的硝基甲烷(CH3NO2),含有N-NO2的亚硝酰胺(NH2NO2)及含有C-O-NO2的硝酸甲酯(CH3ONO2)与HF形成的分子间氢键对R-NO2引发键(C-NO2、N-NO2、O-NO2)强度的影响;然后考察了外电场对硝基甲烷和硝酰胺分子初始裂解过程的影响;最后针对硝基咪唑在外电场作用下的结构和能量变化,研究了该类炸药在外电场作用下的性质,另外还设计了一套用于电场作用下的炸药爆速测试装置。本论文对于新型高能钝感炸药的设计、制备、安全与使用奠定了一定的理论基础以及提供重要的指导意义。研究及结论如下:1.采用密度泛函B3LYP方法,在6-311++G(2d,p)水平上对外电场中的R-NO2(R=-CH3、-NH2、-OCH3)及其HF氢键体系(R-NO2···HF)进行了结构优化,然后在6-311++G(2d,p)和aug-cc-pVTZ基组水平上分别用B3LYP和MP2(full)方法进行了能量计算,并对单体R-NO2在CCSD(T)方法下进行了更为详细的考量,最后借助分子中的原子(AIM)理论以及分子静电势揭示了结构和能量变化的本质。结果表明,在一定方向和大小的外电场作用下,单体分子的相对总能量降低,引发键键长变短,偶极矩增大,引发键离解能变大;氢键复合物比其单体引发键键长更短,引发键键能也更大。2.以B3LYP和MP2方法研究了电场作用下硝基甲烷分解过程和亚硝酰胺/水复合物的反应机理。研究表明,在电场作用下硝基甲烷分解初始阶段包含氢转移、C?NO2键的断裂以及异构化过程。当电场沿着C?NO2方向且强度大于+0.0060 a.u.时,异构化过程占主导作用,炸药感度比无电场时高。其他电场强度下,C?NO2键的直接断裂更易发生,炸药感度与无电场时几乎相同。另外,结合对亚硝酰胺/水的复合物在电场中的结构性质研究发现,电场能够有选择的决定该物质发生分子内氢转移还是分子间氢转移过程。3.运用DFT-B3LYP和MP2(full)方法在6-311++G(2d,p)水平基组水平上对硝基咪唑及其HF氢键复合物进行了结构优化和能量计算,得到了势能面的最低点(NImag=0)。考查了外电场对硝基咪唑类炸药性质的影响并设计了一套外电场爆速测试装置。结果表明,不同方向大小电场对单体硝基咪唑及其与HF形成的二聚体均有影响:电场沿C-NO2方向对硝基咪唑的影响比沿N-O键方向大;由于HF的出现,电场对硝基咪唑分子极性的改变影响变小;在同一电场大小方向下,氢键大小顺序为4-NI<2-NI<5-NI。通过能量和键长变化初步分析,施加外部电场能使炸药分子能量增大,其感度有所降低。