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炸药晶体的形貌与微结构对其性能有着很大的影响,具有不同结构和形貌的含能晶体由于炸药本身的理化性质的差异可导致宏观性能的不同。基于炸药诱导界面自组装技术来研究单组分炸药的形貌演化以及多组分炸药的组装机制,有望深入了解结晶学行为与机理并获得有利于改善炸药性能的晶体形貌。本文以此为出发点,选取典型硝胺炸药(CL-20、HMX、RDX)作为实验的研究对象,具体研究了纳米CL-20和HMX的共晶组装行为与规律、在染料诱导下的分形结构RDX晶体的构筑并进一步在分子层面研究了染料对HMX晶体组装的行为影响,对于组装出的含能晶体结构与基本理化性质进行分析。本文主要内容如下:(1)通过纳米CL-20和HMX晶体在纯水体系下组装得到了纯度在90%以上的CL-20/HMX共晶体,并发现了原料粒度在0.1-1μm范围内制备出的CL-20/HMX样品形貌规则且粒度在15-20μm范围。通过单晶X射线、粉末X射线以及THz光谱表明制备的样品为CL-20/HMX共晶体。该晶体的凝聚态强度达到了223.4 MPa,其比表面积仅为0.94 m2/g,晶体密度为1.9812 g/cm3接近于CL-20的1.9838 g/cm3,热分解温度出现在242.5 oC也高于CL-20的239.8 oC。结合以上表征结果和SEM图表明:采用自组装策略获得了完整性好、缺陷少、粒度均匀、晶体强度优异、密度高、热稳定好的CL-20/HMX共晶体。另外,研究了CL-20/HMX共晶的整个形貌演化过程与组装机制,提出了纳米颗粒诱导、定向团聚、表界面整合、形成单晶的组装路线。再者,CL-20/HMX共晶体的撞击能量为4.5J,明显高于CL-20晶体(3J)并使其性能提高了50%。这一简便策略也能够实现对CL-20/HMX共晶体的放大制备。(2)基于中性红染料诱导纳米RDX晶体自组装策略获得了具有分形结构的RDX晶体(H-RDX)。采用分子动力学模拟手段并从理论上解释了,在范德华力(vdW)与静电力(ES)的相互作用下能够形成这种特异结构RDX晶体。这一均匀分布染料的六足状RDX晶体,其晶型为α-RDX且发生了明显的择优取向即最强晶面由(0 2 1)晶面变为(1 0 2)晶面。另外,HPLC分析结果表明H-RDX晶体内部NR染料的含量达到0.6wt%。XPS的分析揭示NR和RDX之间的详细化学键和电子关系,即这种复合物的形成导致H-RDX晶体上的C-H键与C=N键发生了明显偏移。H-RDX晶体显示出部分纳米颗粒的热分解特性。该H-RDX晶体的活化能为152.1 kJ?mol-1,低于M-RDX晶体,并且基于分解特性提出了符合H-RDX晶体的1-?热分解机理。H-RDX晶体的峰值爆炸压力Pmax和爆炸速率dP/dt分别为1.83 MPa和49.86 MPa S-1均高于重结晶M-RDX(Pmax=1.58 MPa,dP/dt=39.70 MPa S-1)。另外,H-RDX晶体的撞击能量达到15J,远大于M-RDX晶体的7 J。总的来说,采用这种策略获得的H-RDX复合物晶体能够在提升其能量释放效率的同时明显降低撞击感度。(3)在以染料为模板的制备分形RDX的基础上,本章在分子水平上研究了染料对HMX炸药晶体形貌的影响。通过系统的实验表明,染料分子与HMX炸药晶体能够在HMX-DMF/HMX-DMSO溶液中组装形成片状、多面体状、短棒状、网线状的HMX晶体。在研究过程中发现结晶紫染料(CV)对HMX晶体的影响较大,本部分着重对CV-HMX晶体进行了研究。CV-HMX晶体呈现片层状形貌,且其表面积达到21.21 m2?g-1,晶体密度为1.873 g/cm3。另外,从中子衍射角度解释了CV染料的存在更易形成稳定的γ-HMX晶体。CV-HMX的热分解温度仅为268.81 oC也更易实现能量的快速释放。BAM落锤结果显示CV-HMX晶体的撞击能量为12.5 J远大于PW-HMX晶体的5 J。总的来说,这一诱导炸药自组装策略的提出,进一步丰富了含能晶体调控的策略,对于晶体形貌的调控具有重要意义。其中,纳米含能颗粒混合组装的研究,对含能晶体在结晶过程中的演化规律和机制具有一定的参考价值。同时,基于染料作为软模板下获得的炸药晶体显示出有趣的热分解特性、优异的安全性能以及可放大的优势等,使得本文制备获得的含能晶体在高性能PBX炸药配方中具有良好的应用价值。