蒋文灿， 陈 华， 张伟斌

(1. 中国工程物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳 621999； 2. 中国工程物理研究院研究生部，四川 绵阳 621999)

1 引 言

a. crystal structure b. molecule structure

图1 TATB晶体与分子结构

Fig.1 Crystal and molecule structure for TATB

2 计算方法

理论计算运用VASP软件[26]进行，初始晶体结构XRD实验数据[1]，基于广义梯度近似(GGA)的投影缀加平面波(Projector augmented wave，PAW)赝势，引入vdW-DF2修正范德华力。截断能设置为600 ev，k点取为2×2×2，截断能和k点选择保证每个原子最大受力变化不超过0.01 eV/Å，结构优化以及状态方程计算电子弛豫的标准为1×10-6eV/atom，原子弛豫标准1×10-5eV/atom，振动频率通过DFPT方法[27]计算，收敛标准进一步提高，电子弛豫标准为1×10-8eV/atom，原子最大受力不超过0.001 eV/ Å。

3 结果与讨论

3.1 TATB晶体状态方程

TATB晶体状态方程(p-V曲线)拟合考虑两种半经验状态方程，即Vinet方程[28]和三阶方程[29]，状态方程形式如下:

(1)

(2)

a. equation of state for TATB crystal

b. cell length of a axis and c axisas a function of pressure

c. the ratio of cell parameters of b axisto a axis as a function of pressure

d. cell angle for α、β and γ as a function of pressure

图2 本文计算的TATB晶体状态方程以及晶胞参数与Olinger和Cady[30]以及Stevens等[4]实验数据的对比

Fig.2 Comparison of the equation of state and cell parameters for TATB determined by Olinger and Cady[30], Stevens et al[4]and calculated by this work

图3 TATB分子二面角随压力变化曲线

Fig.3 Dihedral angle of TATB molecular as a function of pressure

methodpressurerange/GPaBirch⁃MurnaghanK0K′0VinetK0K′0DFT⁃D2[31]0-818．77．9--DFT⁃D2[22]0-2013．611．715．19．2DFT⁃D3(BJ)[22]0-2013．88．714．37．9MD[32]0-1011．117．2--SAPT(DFT)[33]0-1012．411．0--OlingerandCady[30]0-7．016．75．716．65．9Stevensetal．[4]0-13．217．18．117．57．6Stevensetal．[4]0-5．013．612．414．710．0thiswork0-8．517．78．117．97．8

由图2d可见，加压过程中TATB晶体β和γ晶胞角几乎不变，由图2b可见c轴晶胞参数压缩性高于a轴，图2c可见a轴和b轴晶胞参数压缩率为常数，这与Olinger和Candy[30]以及其他理论计算结果[22,31]相符，表明Olinger和Candy[30]提出的两个假定是合理的。Ojede和Cagin[6]利用DFT计算结果发现加压过程在1.5 GPa附近TATB晶体内c轴方向氢键作用数明显增加，本研究统计c轴方向相邻层氢键作用数发现(截断半径2.5 Å)，8.5 GPa时氢原子与相邻层氧原子最近距离由3.040 Å变化为2.686 Å，表明氢键接触数量并没有增加。但随着压力进一步增大，c轴方向氢键作用数可能会增多。由图3可见0～8.5 GPa加压过程中苯环二面角C(1)—C(2)—C(3)—C(4)由3°变为5.7°，表明压力将会引起碳原子垂直苯环平面的扭转(即折叠)。……