吴小伟,朱卫华

(1.爆炸科学与技术国家重点实验室,北京 100081;2.南京理工大学 化学与化工学院,江苏 南京 210094)

引 言

全氮材料的研究处于含能材料研究领域前沿。然而,由于全氮化合物的不稳定性,科学家们开始试图往全氮化合物里面加入其他原子来改善其稳定性,而且同时还要基本保持原先优良的爆轰性能[1-4]。因此,基于碳和氮元素的高氮含能材料成为含能材料研究领域中的热点和前沿[5-8],越来越受到科学家的重视。根据氮原子的数量和位置来看,具有连续氮序列的一系列含能化合物是高氮含能化合物中保持高能量特性和良好稳定性的其中一种特殊形式。

近年来,纳米材料在各个领域取得了突破性的成就,并得到了广泛的应用。纳米含能材料因其独特的性能而备受关注,已成为火箭推进剂等国防科技中一个具有发展性和挑战性的研究领域。纳米含能材料不仅具有普通含能材料的性能,而且还具有许多新的优点,如改善晶体形态、降低灵敏度、提高能量释放率和燃烧转化率,可以使炸药能量释放更加完整,爆轰更接近理想状态[9-15]。

本研究运用密度泛函紧束缚(DFTB)和密度泛函理论(DFT)方法,对一系列具有不同氮链长度的含能材料纳米颗粒的能量性质和电子特性进行研究。主要目的是探讨尺寸及氮链长度对含能材料结构和性能的影响规律,以期为不同氮链长度的高氮含能材料的纳米效应提供全面认识。

1 计算方法

对一系列不同氮链长度的含能材料的纳米颗粒、气态单分子及理想晶体均同时采用DFTB和DFT两种计算方法。……