冲击波加载下HMX基PBXs的分解机理及各向异性感度的理论研究

We have performed quantum-based multi-scale simulations to study the initial chemical processes and shock sensitivity of the HMX-based PBXs under shock loading。The question that our study aims to investigate the molecular structure，the order of chemical bond breaking of the HMX-based PBXs at extreme conditions, and find the intermediates and transition state. In addition，the relationship between the sensitivity of the HMX based PBXs and the polymer types、content and placed will be investigated from the atomic and molecular level。It also could provide a helpful guidance on evaluate explosive performance, design and develop new explosive and assess the safety and efficacy of explosive.

本项目采用量子分子动力学结合多尺度冲击技术(MSST)的方法，研究混合炸药HMX基PBXs在冲击波作用下的起爆机制以及各向异性感度。探索HMX基PBXs在高温高压极端条件下分子结构的变化、化学键的断裂顺序，找出分解过程中产生的中间体及过渡态，从原子分子层面描述HMX基PBXs中聚合物的种类、含量以及放置的位置与其感度之间的关系。这对于揭示HMX基PBXs的冲击起爆机理，评定其安全性和可靠性以及设计研制新型含能材料都有着非常重要的指导意义。

含能材料（Energetic Materials）通常作为现代武器装备和航天技术中实现发射和摧毁目标的动力源，研究此类化合物不但具有重大的学术意义，而且具有巨大的国防应用价值。.本项目主要采用分子动力学结合多尺度冲击技术（MSST+MD）研究含能材料RDX的初始分解机理以及各项异性感度。研究发现当冲击波以相同的速度沿着同一方向冲击含能材料RDX时，主环上面对着冲击波方向的N-NO2基团较容易发生断裂；而背对着冲击波方向的C-N键容易断裂。当冲击波以相同速度沿着不同方向（X, Y, Z）冲击时，沿着Z轴冲击时RDX的化学反应滞后于X轴与Y轴。通过分析小分子产物，我们发现沿着三个方向冲击时，都有N2, NO, NO2 以及N2O等小分子产物.此外，在冲击加载的作用下，RDX在170 GPa的高压下从绝缘体转化成金属，低于静水压下的金属化压力180 GPa。.我们还尝试研究纯晶体含能材料CL-20、TNT与共晶含能材料CL-20/TNT的爆轰性能与机械性能。研究发现CL-20/TNT共晶比纯晶体含能材料更高能，并且更低感，拥有CL-20和TNT炸药所具备的所有优点。