冲击加载下环三亚甲基三硝胺的初始动态响应及反应机理

摘要

当前, 对暴露于极端环境中的含能材料的相对安全性的关注日益增加. 理解含能材料在冲击加载下的初始分解机理是探索新型高能顿感材料的基础. 本文利用多尺度冲击技术(multi-scale shock technique, MSST)结合反应力场(ReaxFF)分子动力学的方法研究冲击加载下环三亚甲基三硝胺(RDX)的完美晶体和分子空位晶体的初始动态响应及反应机理, 计算了可能参与反应的原子间径向分布函数, 分析了不同冲击速度及分子空位缺陷对冲击加载过程的影响. 结果表明: 在冲击加载下, 完美RDX晶体和空位RDX晶体的初始分解方式均为首先发生N—NO2键断裂, 随后是C—N键的断裂. 此外, 还可能会出现C—H键断裂, 并有氢转移到硝基中的氧原子上形成HONO. 随着冲击速度的增加, 两种RDX晶体的化学键断裂数目增多, 反应更强烈.分子空位缺陷的存在增强了N—NO2的反应活性, 使其更易发生断裂, 进而加速空位RDX晶体的初始反应.