富氮含能晶体作为一种重要的含能材料广泛应用于国防、航天工业及民用工业,在研究领域受到高度关注。实际爆炸过程中冲击波产生高达50 GPa的压强,富氮含能晶体会发生构型转变,相变或分解。因此,富氮含能晶体高压行为的研究有助于分析其内部分子结构转变及分子间相互作用的转化,从而探究体系的稳定性。本论文采用周期性密度泛函理论(DFT)研究富氮含能晶体4-氨基-3,7-硝基三唑-[5,1,c][1,2,4]三氮杂苯(DPX-26)和共晶3,4-二氨基呋咱(DAF)/4-氨基-3,5-二硝基吡唑(ADNP)的高压行为。研究内容包括以下两部分:1、采用LDA/CA-PZ方法研究静水压0-130 GPa范围内DPX-26晶体的晶体结构、分子结构及电子结构随压强的变化情况。晶格参数(a,b,c和β)和晶体总能量计算表明,DPX-26晶体的压缩性具有各向异性,晶体沿c方向比a和b两个方向更难压缩,且随着压强的增加,DPX-26晶体总能量逐渐升高,亚稳态的稳定性降低。通过键长和扭转角分析DPX-26晶体的分子构型以及分子间、分子内氢键作用与共价作用的相互转化。结果表明,DPX-26晶体分别在81、82、92和123 GPa发生四次明显的结构转变。81 GPa时,DPX-26晶体中分子明显扭曲;82 GPa时,分子中三唑环断裂,同时N4与H6原子间共价作用转化为氢键作用;92 GPa时,分子中三唑环重新形成;123 GPa时,H2 N6氢键变为共价键。采用拓扑参数和氢键键能分析DPX-26晶体中分子间和分子内氢键随压强的具体变化情况。带隙(ΔEg)和态密度(DOS)分析表明,高压条件下DPX-26晶体的稳定性降低,且随着压强的增加电子离域性增强。2、采用GGA/PW91-OBS泛函研究共晶DAF/ADNP的晶体结构,分子结构以及电子结构在0-100 GPa范围内随压强的变化。晶格参数(a,b,c和β)和晶体总能量分析表明,晶体沿a轴、b轴和c轴的压缩性具有各向异性且沿a轴不易压缩,此外,随着压强的增加,DAF/ADNP晶体总能量增加,亚稳态的稳定性逐渐降低。通过原子间距、键长和扭转角分析共晶DAF/ADNP中分子结构,分子间(内)氢键与共价键之间转化规律及分子间成环情况。研究结果表明,共晶DAF/ADNP中分子结构和分子间相互作用分别在5、16和80 GPa发生三次显著变化。5 GPa时,N1和H5原子间氢键作用转化为共价作用;16 GPa时,分子间九元环明显扭曲;80 GPa时,分子的相对位置显著变化。运用拓扑参数和氢键键能分析分子间和分子内氢键随压强的变化情况。利用Hirshfeld表面和二维指纹图直观分析DAF/ADNP晶体结构内部存在的分子间相互作用。电荷、键级、带隙(ΔEg)和态密度(DOS)分析共晶DAF/ADNP的电子结构,结果表明随着压强的增加,共晶DAF/ADNP的电子离域性增强且稳定性呈降低趋势。