[发明专利]一种RDX与石蜡缺陷晶体复合体系的模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于分子模拟计算领域，特别是一种RDX缺陷晶体及其复合体系的模拟方法。

背景技术

RDX是一种白色粉末晶体，由于能量高、威力大、化学稳定性和热安性好等优点被广泛应用于军用武器和民用爆破，然而其感度较大，应用受到一定限制。几十年来，关于RDX各种性质的研究报道有很多，但是这些文献中大多数研究主体为RDX完美晶体，并且研究的主要内容集中在影响完美RDX感度的因素，并提出改善感度的方法。然而，实际上，由于晶体在生长过程中受外界因素的干扰，因此实际得到的晶体是缺陷的，这些缺陷的存在会使晶体能量升高从而感度升高。

借助计算机的发展，关于缺陷RDX的报道日趋增多。先前Kuklja通过量子化学研究空位对RDX晶体影响，结果发现多个空位缺陷复合是由于空位周围分子彼此吸引导致的。之后Boyd通过MD研究RDX孔缺陷周围分子的热行为，得到孔缺陷周围的分子运动与温度有关。最近Xiao等人研究了五种类型缺陷的RDX及以其为基的PBX的结构与感度，以RDX引发键的最大键长关联体系的感度，揭示不同类型的缺陷与感度存在一定的关系。但是，上述方法都不能从能量角度反映缺陷晶体感度。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单安全、效果好、成本低的RDX与石蜡缺陷晶体复合体系的模拟方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种RDX与石蜡缺陷晶体复合体系的模拟方法，包括如下步骤：

步骤1，用材料工作站打开RDX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(2×2×3)、(1×1×3)和(2×2×2)超胞模型，沿着(100)和(110)晶面切割(2×2×3)超胞模型，沿着(120)和(210)晶面切割(1×1×3)超胞模型，沿着(111)晶面切割(2×2×2)超胞模型，得到切割模型；

步骤3，建立正三十烷烃分子链，将构建好的4条正三十烷烃分子链逐步压缩并进行分子动力学模拟，直至正三十烷烃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，并用压缩后的正三十烷烃分子链填充该真空层，建立与该切割模型对应的复合体系模型；

步骤5，用Materials Studio确定RDX模型及其与石蜡复合模型的球心，在球心处移除6个分子，得到含不同孔径的RDX缺陷晶体及其复合体系的模型；

步骤6，对RDX缺陷晶体及其复合体系的模型退火，并对收集的轨迹进行分析。

优选地，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RDX晶体的cif文件。

优选地，步骤2所述的建立超胞模型，沿不同晶面切割各个超胞模型，得到切割模型，具体为：对于(2×2×3)RDX超晶胞，首先建立2a×2b×3c超胞模型，其中a、b、c为RDX晶体的晶胞参数，然后点击MS任务栏中的Build，选择Surfaces，再选其中的Cleave Surface，其中cleave plane填入切割晶面，点击Cleave建立切割模型；其他超胞的建立及切割按照上述方法。

优选地，步骤6所述对RDX缺陷晶体及其复合体系的模型退火，并对收集的轨迹进行分析，具体为：在MS的Forcite模块，对RDX缺陷晶体及其复合体系模型进行1ns的退火模拟，共收集100个轨迹，并对收集的轨迹数据进行分析。

优选地，所述cleave plane中分别填入100、110、120、210、111，得到的5种切割模型都含有144个RDX分子数。

优选地，所述退火模拟的起始和终止温度分别为290k和10k，循环100次。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)切割模型使用Materials Studio建立，操作简单，模型清晰直观；(2)不同孔径缺陷晶体高聚物复合体系的模拟更深层次反应了晶体结构与感度的关系；(3)切割不同晶面进行模拟比较，对界面性能了解更细致。

附图说明

图1是本发明RDX与石蜡缺陷晶体复合体系的模拟方法的流程示意图。

图2是五种切割模型图，其中(a)为RDX(100)切割模型图，(b)为RDX(110)切割模型图，(c)为RDX(111)切割模型图，(d)为RDX(120)切割模型图，(e)为RDX(210)切割模型图。

图3是(2×2×3)超晶胞的(100)晶面的切割复合模型图。