[发明专利]一种CL-20/HMX共晶及其复合物的模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于分子模拟计算技术领域，特别是一种CL-20/HMX共晶及其复合物的模拟方法。

背景技术

在含能材料领域，研究者一直追求的目标是能量高、感度低的炸药，其重要的解决途径是采用高能钝感炸药。而现有单质含能材料能量和安全性存在突出矛盾，严重制约其发展应用。近几年，研究者们尝试通过制备含CL-20共晶的方法来降低其感度以提高应用范围。DavidI.A.Millar等发现了CL-20和二甲基甲酰胺、1,4-二氧杂环己烷、六甲基磷酰胺和γ-丁内酯形成共晶，这些共晶的感度降低了；Onas Bolton制备出CL-20与HMX(摩尔比2：1)的共晶，爆速提高显著；郭长艳等又制备出CL-20/CPL共晶，共晶感度很低，即安全性能很好。

因共晶基高聚物复合材料(PBXs)具有安全性高、力学性能好和易于加工成型等优势，故添加少量高聚物可能有助于共晶含能材料的实际使用。孙婷等人向CL-20/HMX共晶含能材料中添加少量高聚物粘结剂构成共晶基高聚物复合材料PBXs，通过分子动力学模拟研究PBXs的力学性能等性能，结果表明添加少量高聚物有助于共晶含能材料的实际使用。但是，对CL-20/HMX共晶(001)、(010)、(100)的三个晶面上的添加高聚物的性能并未进行研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单安全、效果好、成本低的CL-20/HMX共晶及其复合物的模拟方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种CL-20/HMX共晶及其复合物的模拟方法，包括如下步骤：

步骤1，用材料工作站打开CL-20/HMX共晶的晶体信息文件，把文件中所有的N-O单键改为虚双键；

步骤2，建立超包模型，分别沿(001)、(010)、(100)三个晶面处切割超包模型，得到切割模型；

步骤3，建立HTPB分子链，控制粘结剂HTPB分子的含量为4.5％，将构建好的HTPB分子链逐步压缩并进行分子动力学模拟，直至HTPB分子链的密度达到理论值；

步骤4，在步骤2所得切割模型的上部设置真空层，真空层厚度为压缩后HTPB链的高度，随后用压缩后的HTPB分子链填充该真空层，建立与该切割模型对应的高聚物粘结复合物模型；

步骤5，对切割模型和与该切割模型对应的高聚物粘结复合物模型进行分子动力学模拟。

作为优选的，步骤1所述材料工作站采用软件Materials Studio，晶体信息文件是以X-ray衍射晶体数据为依据的CL-20/HMX共晶的cif文件。

作为优选的，步骤2所述的建立超包模型，分别沿(001)、(010)、(100)三个晶面处切割超包模型，得到切割模型，具体为：建立2a×3b×2c超包模型，其中a、b、c为CL-20/HMX共晶的晶包参数，然后点击MS任务栏中的Build，选择Surfaces，再选其中的Cleave Surface；在Position部分，设置top的Angstrom值，点击Cleave建立切割模型。

作为优选的，步骤5所述对切割模型和与该切割模型对应的高聚物粘结复合物模型进行分子动力学模拟，具体为：在MS的Discover模块，对切割模型和与该切割模型对应的高聚物粘结复合物模型进行2ns的分子动力学模拟，后1ns用于收集轨迹，并对收集的轨迹数据进行分析。

作为优选的，所述Cleave Surface中Cleave plane分别设置为001、010、100。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)对于具有平行结构的共晶材料CL-20/HMX，变换切割晶面，研究不同晶面切割模型的界面性能，更深入细致；(2)切割模型使用Materials Studio建立，方法简单，可视化效果好；(3)不同切割晶面的共晶基高聚物粘结复合物的模拟研究，本方法简单安全、效果好、成本低。

附图说明

图1是三个切割模型及对应PBXs模型建立的流程示意图。

图2是超包模型及PBXs模型的结构示意图，其中(a)是CL-20/HMX共晶(2×3×2)超胞结构图，(b)是(001)/HTPB结构图。

图3为切割位置为的切割模型(001)。

图4是切割模型(010)及PBXs模型的结构示意图，其中(a)切割位置为的切割模型(010)，(b)是(010)/HTPB结构图。

图5是切割模型(100)及PBXs模型的结构示意图，其中(a)切割位置为的切割模型(100)，(b)是(100)/HTPB结构图

具体实施方式