水分子对α相CL-20热分解机理影响的分子动力学研究.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)JuneActa．一Chim．Sin．2013，29(6)，1145-11531145[Article]doi：l0．3866／PKU．WHXB201303221www．whxb．pku．edu．ca水分子对l口【相CL一20热分解机理影响的分子动力学研究张力陈朗王晨伍俊英(北-，'-一52大学，爆炸科学与技术国家重点实验室，北京100081)摘要：研究六硝基六氮杂异伍兹烷(CL．20)晶体不同晶型在不同温度下的反应机理，对于深入认识含能材料在极端条件下的冲击起爆、冲击点火和爆轰过程等具有重要意义．基于反应力场，研究水分子在纯a相CL一20及其水

2、合物的晶体结构中数量随时间的变换，分析水分子对两种体系的初始分解和第二阶段的分解路径的影响．计算结果表明：CL．20分子的初始分解路径与水分子无关，第二阶段的分解反应与水分子有关．在低温(1500K)下，水分子对两种体系没有影响，二者的初始分解路径均为N—N0键生成N0z自由基；在1500K2500K时，水分子的催化反应抑制CL-20

3、初始分解反应，使得在3000K时纯CL．20体系的反应速率大于水合物体系中CL-20的反应速率．关键词：CL．20；水分子：热分解：反应路径：催化体系：ReaxFF；分子动力学中图分类号：0642MolecularDynamicsStudyoftheEfectofH20ontheThermalDecompositionofaPhaseCL-20ZHANGLiCHENLangWANGChenWUJun-Ying(StateKeyLaboratoryofExplosionScienceandTechnology,Beij'ingInstituteofTechnology,Beij'ing10008

4、1，R．China)Abstract：TheresponseofthemechanismsoftheapolymorphofCL．20(a．CL．20)tohightemperatureiSimportantforunderstandingthephenomenonofshockinitiation．shockignition。anddetonation．ThethermaIdecompositionofa—CL一2Ohydrateandpurea．CL．20werestudiedbyReaxFFreactivemoleculardynamicssimulationstoobtaintheti

5、meevolutionofwatermoleculesandtheeffectofH2OonthemechanismsofCL．20athightemperatures．JtwasdeterminedthattheinitiaJdecompositionmechanismsOfCL．2Oarenotdependentonthepresenceofwater,butthesecondaryreactionpathwaysare．AtJOWtemperatures(丁1500K)，thereiSnorelationshipbetweentheH2O，hydrateCL一20，andpureCL．2

6、0systems，asthemechanismiSonlythedissociationoftheN～NO2bondtoformtheNO2radicaI．Athightemperatures(1500K2500K)，watermoleculesactasareactantorformcatalyticsystemswithNO2radicaltoformOHradical，leadingtotheformationofO2，H2O2，andotherproducts．Watermoleculesacceleratethesecondarystagereactionofhydratesyste

7、ms，leadingtoincreasedsecondaryreactionratesandnumberofNO2radicalsintheCL一20hydratecomparedwiththepureCL-2Osystem．Atveryhightemperatures(丁l>250OK1，thedissociationofwatermoleculescompeteswiththeinitialt