六硝基茋的太赫兹光谱研究

利用量子化学模拟计算六硝基芪的太赫兹频率吸收范围和特征吸收峰,分别位于1．9THz和3．3THz处。而用太赫兹时域光谱技术和傅里叶红外光谱变换仪实际测量的六硝基芪在0．2—4．0THz频谱范围内的吸收光谱峰值位置在1．7THz和3．1THz处。理论结果与实验结果的对比,表明六硝基芪在此波段有明显的特征吸收峰,并且理论与实验有很好的一致性。     

α-HMX的太赫兹波吸收特性及理论计算

为完善多晶型HMX光谱学表征,利用太赫兹时域光谱技术开展了α-HMX的太赫兹光谱实验与分析研究。得到了α-HMX的太赫兹吸收光谱与吸收特征峰。以密度泛函理论多种函数模型为基础,开展了α-HMX的分子振动频率计算工作,并对比了各函数模型下的计算值与实验值。结果表明,计算所得α-HMX分子振动频率与太赫兹实验光谱有较好的一致性,太赫兹吸收光谱中的特征峰的形成与分子振动密切相关。α-HMX晶体0.82THz吸收频率是由一对硝基对称摆动形成,1.51THz吸收频率是由另一对硝基对称摆动形成,而1.93THz吸收频率的形成来源于硝基的摆动、扭动以及C—H键的扭动等行为。     

CL-20/HMX共晶THz光谱的理论研究

通过共晶的方式来改善炸药的性能已成为含能材料领域的研究热点,共晶炸药的形成主要依赖异相分子间相互作用,而这些相互作用的能级跃迁正好位于太赫兹(THz)谱的检测范围。以六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/环四亚甲基四硝胺(HMX)共晶作为模型体系,采用分子动力学与量子力学相结合的方法,对共晶组分HMX和CL-20以及CL-20/HMX共晶的THz光谱进行了理论研究,对特征峰进行了振动模式的指认和分析,确认了不同分子间相互作用在THz谱上的响应。结果表明,与共晶单体CL-20和HMX相比,CL-20/HMX共晶出现了新的特征吸收峰,分别位于0.23,0.49,1.1,1.47,1.73,2.27 THz处。其中,1.1,1.47,1.73 THz处的吸收峰均由分子间C—H…O氢键引起,而1.73 THz处的吸收峰主要指配为异相分子间氢键。     

LLM-105炸药的太赫兹时域光谱探测技术研究

LLM-105(1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪)是传爆药及主装药的主要成分,利用太赫兹时域光谱技术研究了LLM-105的特征吸收谱,首次获得了LLM-105在0.25～2.5THz波段的THz吸收光谱,并确定了其吸收峰准确位置.     

TATB碱性水溶液的脉冲辐解研究

研究了TATB在氢氧化钠水溶液中的脉冲辐解,发现TATB在强碱性条件下主要是O-·自由基和TATB的反应,生成新的反应中间体.有两条路径是主要的,一是氧负离子与TATB的反应,二是水合电子与TATB的反应.我们用紫外光谱和红外光谱研究了试验后TATB的结构变化,认为反应发生在硝基上,产物可能是呋咱类化合物.氮气饱和时反应产物瞬态吸收峰值位于350nm、470nm和650nm,其中600～700nm为水合电子吸收峰,350nm和470nm吸收峰为水合电子与TATB反应后的产物吸收;N2O饱和时瞬态产物吸收峰位于360nm、480nm和640nm左右,为氧负离子自由基与TATB反应的产物吸收.     

1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯伽马辐照下变色机制

基于密度泛函理论(Density Function Theory,DFT),对1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)相关产物的热力学参数及激发态进行了计算,同时利用高分辨电喷雾质谱(ESI-MS)对辐照后的TATB进行研究。结果表明:由TATB辐解生成含苯并呋咱结构的产物是热力学自发过程,激发态的计算结果表明含苯并呋咱结构产物的紫外吸收峰会发生红移,高分辨电喷雾质谱(ESI-MS)的结果表明TATB在辐照过程中生成了含苯并呋咱结构的产物。结合理论计算与实验结果,确认了TATB的主要辐解产物为含亚硝基苯并呋咱结构的产物,会在600~700 nm产生新的吸收峰,导致TATB的颜色由黄色变为绿色。     

硅烷偶联剂与TATB分子间相互作用的理论研究

利用密度泛函理论LDA/PW方法对γ-氨基丙基三醇硅烷(KH5501)偶联剂和1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)分子间相互作用及其偶联机制进行了理论研究。结果表明硅烷偶联剂与TATB分子间的相互作用,改变了TATB分子的平面结构,增强了TATB分子的C—NO2键强度,降低了TATB分子的光热稳定性。另外,计算结果还表明硅烷偶联剂羟基上的氢与TATB硝基上的氧之间形成的氢键作用是硅烷偶联联剂与TATB发生偶联作用的主要形式,这一结论与实验预测结果一致。     

高分辨率的太赫兹ISAR成像

实现了采用仪器仪表搭建的太赫兹雷达成像实验.该成像系统的中心频率为0.15 THz,带宽为10 GHz.在仪器内部发射端,放大器输出的微波信号经多个倍频器达到太赫兹波段.接收端采用谐波混频器获得中频信号;同时,将发射信号耦合出一路与本振信号进行混频,为接收机提供参考信号.通过实验获得了二维逆合成孔径雷达(ISAR)成像图.实验结果表明:该太赫兹雷达成像系统实现了优于3 cm的高分辨率,散射点明显,能够反映小目标的轮廓特征.     

新型太赫兹波段宽带吸收材料

根据介质材料在太赫兹波下的性质可以制作可调控太赫兹波的特异性器件,研究导电薄膜对太赫兹波的吸收。通过分析硅衬底纳米导电薄膜在太赫兹波下的光学性质,设计材料参数可实现太赫兹波段下的宽频无色散吸收。通过太赫兹时域光谱系统对设计制作的材料进行探究,验证其具有与理论预计中完全一致的宽频无色散吸收效果,达到50%理论上的最大吸收率。     

TATB颗粒填充高聚物材料的热膨胀特性

用热膨胀仪分析了TATB颗粒填充高聚物材料(以下简称TATB基复合材料)的热膨胀特性，研究了TATB粒子尺寸、高聚物的动态力学性能与TATB基复合材料的热膨胀间的关系。结果表明，在室温到70℃间，复合材料的平均线膨胀系数(CTE)随填料TATB粒子平均粒径减小而变大；复合材料体系热膨胀性质的变化与高聚物基体的tanδ峰出现的位置有对应关系，在36℃处出现了tanδ的峰的共聚物F—23所对应复合体系的热膨胀曲线也出现了拐点。     

纳米六硝基六氮杂异伍兹烷与三氨基三硝基苯含能复合物的制备及性能研究

为提高六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）的安全性能,通过一步球磨法制得CL-20与三氨基三硝基苯（CL-20/TATB）含能复合物。采用扫描电镜（SEM）、粉末X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、差示扫描量热法（DSC）对原料和含能复合物的性能进行表征,并进行撞击感度测试与分析。结果表明：制备的产物不是CL-20和TATB的简单物理混合,而是生成新的晶型;在SEM图中,与原料相比,CL-20/TATB含能复合物表面更加光滑,球形化效果明显,形貌呈规则的小颗粒状,粒度分布约在50~200 nm之间;在XRD图谱中,最终产物的主要衍射峰分布明显不同于原料和简单混合物的衍射峰,有新的衍射峰出现,说明最终产物中有新的晶型出现,同时由于粒径变小导致衍射峰谱带弥散且宽化;在CL-20/TATB含能复合物的FT-IR图中,由于CL-20（—NO₂或—CH） 和TATB（—NO₂或—NH₂）之间的氢键作用,导致红外谱峰发生偏移;在DSC图中,CL-20/TATB含 能复合物的放热峰比原料CL-20和原料TATB的都提前,说明CL-20/TATB含能复合物的热分解活性比原料CL-20和原料TATB有所增强;撞击感度测试中,CL-20/TATB含能复合物的特性落高比CL-20高62 cm,具有更好的撞击安全性能。     

两种炸药的微波干燥

在已有研究表明炸药对微波不敏感的基础上,开展了微波辐射用于超细、亚微米等炸药的干燥实验。湿法氨化得到的TATB粗品的微波干燥实验结果表明微波取代低温干燥和高温干燥具有可能性,对超细RDX和亚微米TATB进行微波干燥具有快速高效,不会导致样品粒子的明显团聚的特点。     

TATB基PBX的快速烤燃实验与数值模拟

根据TATB基高聚物黏结炸药(TATB基PBX)异常环境安全性特点(例如导弹发射失败),采用固体推进剂作为燃料开展了带2 mm厚约束钢壳的TATB基PBX快速烤燃小尺寸实验,模拟推进剂燃烧时具有一定约束炸药的响应情况,并且利用实验得到的炸药表面热流通量作为边界条件,采用高阶有限元法对炸药样品升温过程进行了数值模拟。实验中测量了炸药表面温度随时间变化情况,利用温度数据和Duhamel叠加原理计算得到炸药表面平均热流通量在其点火前为19.17 kW.m-2,在此平均热流通量条件下,带2 mm厚约束钢壳的TATB基PBX点火反应时间为95 s。研究结果表明,固体推进剂燃烧会在短时间内引起TATB基PBX点火燃烧反应,但不会发生猛烈的爆燃或爆轰现象。     

在线红外光谱技术研究乌洛托品与醋酸体系的反应

生产奥克托今（HMX）的过程中,醋酸是回收循环利用的,其中可能含有HNO3和H2O等杂质,因此醋酸与乌洛托品（HA）的反应会影响HMX生产工艺稳定性。采用在线红外光谱技术针对HA和醋酸体系的反应进行研究,结果表明：HA加入醋酸中后,在2700～2300cm-1处有新〖JP2〗的N-H键吸收峰出现,在1557cm-1处有-CO-2的吸收峰出现,HA C-N键在671cm-1和809cm-1〖JP〗处的吸收峰发生了红移,HAc的O-H键在3026cm-1处的吸收峰发生了红移,HA和醋酸反应生成了盐。同时利用高斯软件包对HA、醋酸以及HA醋酸盐进行了结构优化,结果显示HA醋酸盐能稳定存在。高斯模拟计算的结果与试验分析结果一致。     

亚微米TATB除酸方法比较

分别采用超声波震荡、加热下介质处理、稀碱处理等方法研究亚微米超细TATB夹杂酸的脱除.结果表明,超声波震荡法不利于亚微米TATB晶间酸的去除,有利于防止超细TATB粒子聚集;稀碱处理法能迅速降低细化料液的酸值,但仍不能有效去除晶体间夹杂酸,且处理后超细TATB样品灰分含量高;加热条件下有利于去除亚微米TATB晶间酸,却会造成亚微米TATB粒子团聚;以DMSO/水为介质,在加热条件下处理亚微米超细TATB样品,可控制pH值和粒度在许可范围.     

六硝基六氮杂异伍兹烷分子构型的理论研究

本文用半经验ＡＭ１方法优化了六硝基六氮杂异伍兹烷（ＨＮＩＷ）的几何构型,进行了振动频率计算与分析。针对－ＮＯ２强吸收频率的归属进行了讨论,并与实验测得的红外光谱分了比较。由集居数分析讨论了分子结构的稳定性,用自然键轨道方法和键级判定法分析了Ｎ－ＮＯ２的成键特征。     

TATB基PBX介观结构的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学对四种TATB基PBX的介观结构及其演变过程进行了研究。结果表明:聚合物在单质炸药TATB中形成线形的网状结构,但没有完全包覆TATB;随着聚三氟氯乙烯重复单元在聚合物中含量比例的增加,聚合物在TATB中的扩散变得越来越容易;温度升高也会使更多的聚合物扩散到TATB中。研究发现,温度在400K时,聚合物形成蜂窝状结构,能很好地包覆TATB。