精确打击、高效毁伤能力和高生存能力是现代武器发展追求的目标,而火药是武器的能源,因此提高能量是火药发展的根本目的。火药作为武器能量的载体,其主要成分——含能材料必须满足高能量高密度、低易损性和环境适应性的要求,这也正是当前研究的热点。本论文分别从实验和理论两个层面对CL-20（六硝基六氮杂异伍兹烷）及其复合物含能材料的结构与性能进行研究。实验部分主要是通过静电喷雾法制备CL-20基复合含能材料,对复合含能材料进行性能分析,主要内容包括以下部分:（一）采用静电喷雾技术,以三元乙丙橡胶（EPDM）为粘结剂制备了CL-20/EPDM复合粒子。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外（FTIR）、差示扫描量热仪（DSC）和机械感度等测试表明了CL-20/EPDM复合材料性能的改善。结果表明:所制备的超细CL-20/EPDM复合粒子表面光滑,接近于球形,粒径约为1μm,傅里叶变换红外光谱和X射线衍射分析表明复合颗粒的晶型为α型;其表观活化能为336.6k J·mol-1,表明复合微球的热稳定性得到了改善。复合颗粒的特性落高值(H50)由13.6 cm增加到21 cm,比原料CL-20高7.4 cm,爆炸概率最多的下降了22%,复合微球具有较好的安全性。（二）以癸二酸二异辛酯（DOS）、聚醋酸乙烯酯（PVAc）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）为钝感剂,采用静电喷雾法制备了共晶特性的超细CL-20/HMX（奥克托今）基复合含能颗粒。通过SEM、XRD、FTIR、DSC、拉曼（Raman）、燃爆压力和撞击感度等测试材料性能的改善。结果表明:复合颗粒分子结构和晶体结构未变,但其衍射峰位置均显现出氢键作用。根据H50值,安全性最高的样品有三个。提高的不敏感性可以解释为增强的分子间物理吸引力—氢键。共晶复合物在较窄的温度范围内分解,具有较高的能量释放效率。热化学参数表明复合物分解提前,反应速度加快。燃爆性能参数分析表明复合物具有较好的力学性能。理论部分主要是通过Materials Studio、Gaussian等软件以及运用密度泛函理论（DFT）等方法,对一系列复合体系的结构及性能进行分析,主要内容包括以下部分:（一）以CL-20分子骨架为基础,通过引入不同数量的硝基和对CL-20骨架的进一步修饰,设计了一系列含能化合物,并用密度泛函理论（DFT）对其分子几何结构、电子结构、密度、生成热、爆轰性能和撞击感度等性能进行了研究。结果表明,5种化合物的密度大于HMX(1.91 g·cm-3),密度最高为2.07 g·cm-3,甚至高于CL-20(2.04 g·cm-3)。此外,所设计的分子均具有优良的爆轰性能。综合考虑优良的爆轰性能和低感度,所设计的化合物都有望成为高能量密度化合物（HEDCs）的潜在候选化合物。（二）通过分子动力学（MD）模拟研究了外加电场对CL-20/EPDM复合体系结构、能量特性以及力学性质的影响。结果表明,CL-20分子在0.6 V·（?）-1时发生了结构转变,即CL-20分子由ε晶型转变为α晶型。通过对CL-20的结构和能量性质的讨论,结果表明,外加电场可以缩短N-NO2的引发键长,增强了氢键相互作用,提高了CL-20/EPDM复合体系的结合能密度,降低了体系的势能。力学性能分析表明,外加电场能有效降低体系的弹性系数、体积模量B、剪切模量G和拉伸模量E,表明外加电场有助于降低体系的刚度。基于B/G,Cauchy压(C12-C44)的结果表明,外加电场能在一定程度上提高晶体的延展性。泊松比（ν）值的提高表明,外加电场能在一定程度上提高晶体的塑性。引入外加电场是有效降低CL-20/EPDM体系的感度和提高体系热力学稳定性的有效途径。（三）采用MD模拟方法研究了CL-20/HMX基含能复合材料的结构特征、能量性质和力学性能。结果表明,加入不同的钝感剂、改变CL-20与HMX间的比例以及引入外加电场可以有效地改变含能体系的引发键长度分布,降低N-NO2引发键的最大键长(Lmax),调节和提高含能体系的稳定性。对O和H原子间径向分布函数（RDF）的分析表明,通过改变钝感剂、CL-20与HMX间的比例和外加电场,可以增强氢键的相互作用,从而提高含能体系的稳定性。对势能（PE）、内聚能密度（CED）和N-N引发键能(EN-N)的综合分析表明,通过添加钝感剂和改变CL-20与HMX间的比例可以调节体系的稳定性,外加电场的引入可以提高体系的稳定性。对力学性能的讨论表明主体炸药的配比、钝感剂和外加电场可以显著地调整和改善材料的力学性能。因此,主体炸药配比、不同钝感剂和外加电场可以作为调整和改善含能材料性能的途径。（四）采用MD模拟研究了CL-20和系列五唑阴离子盐复合含能体系对外电场的响应机理。对N-N键长分布和H与O原子间RDF等结构特性的变化趋势分析表明,外电场可以有效降低N-N引发键键长,增强氢键相互作用,从而提高热稳定性。基于势能（PE）和内聚能密度（CED）的能量性质分析表明,外电场可以通过降低PE和提高CED来增强体系稳定性。对均方位移（MSD）和扩散系数（D）的动力学行为分析表明,外电场对体系中N5-阴离子的扩散有显著的抑制作用。基于对弹性系数、工程模量和泊松比等力学性能的分析表明,外电场可以显著调节、改善和增强体系的刚性、塑性和延展性等力学性能。