压力诱导HMX晶体构象改变和电子变化开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述1.研究背景与意义奥克托今(hmx),化学式(c4h8n8o8),命名为1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷,化学名环四亚甲基四硝胺,具有八元环的硝胺结构[1],是现今军事上使用的综合性能最好的炸药,通常用于高威力的导弹战斗部,也用作核武器的起爆装药和固体火箭推进剂的组分[1,2].hmx最初以杂质形式存在于黑索金(rdx)制备过程中,其撞击感度比tnt略高,不容易起爆,安定性较好,被认为是第二代含能材料.hmx(分子量296.2,熔点275℃,分解温度280℃).主要有α,β,γ,δ四种晶体结构和两种分子构型,其中α-,β-,δ-相为固体,γ-相为液体.常温常压下四种晶体结构的稳定性为β>γ>α>δ[3,4].压力可以有效调控原子(分子)间距离和相互作用,改变晶体结构和电子分布,获得物质新结构.因此研究压力下hmx的晶体结构相变过程可以更充分的了解hmx分子稳定性以及能量性能与结构的关系.通常,获得金刚石对顶砧(dac)对样品加压过程的拉曼光谱,通过分析特征拉曼谱的变化获取样品微观结构变化信息.拉曼光谱是一项广泛应用于生物学化学及分子反应动力学研究中的分析技术,光谱中包含样品极其丰富的振动结构信息,并且拉曼光谱对分子结构的变化非常敏感,这使其成为研究有机分子晶体结构相变的重要手段[5,6]温度和压力是改变物质结构和性能的两大重要参数含能材料在爆炸期间冲击波可以产生高达50gpa 的压力和5500k的高温,在这种极端的高压和高温刺激下,会诱导炸药产生一系列的相变化学反应的初始反应化学热分解等过程由于炸药爆炸是一个超快且带有损伤的过程,所以在爆炸动态过程中获取炸药性质的信息是很困难的,所以我们可以选择利用静水压环境去模拟研究,再结合温度加载来获取含能材料的某些重要参数相变是炸药化学分解前最重要的物理化学过程之一,也是理解炸药基本物性及初始反应动力学的重要基础研究极端条件下含能材料的相变问题对于理解高能炸药的点火反应及起爆机理具有非常重要的科学意义与应用价值2.课题国内外研究现状2.1国内研究现状： 1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷（hmx）是一种广泛应用的含能材料.为了更充分地了解hmx分子稳定性以及能量性能与结构的关系,研究压力下hmx的晶体结构相变过程,利用金刚石对顶砧装置,周静、苏海鹏等人在常温下研究了β-hmx原位高压拉曼光谱特性,实验最高压力50 gpa.研究结果表明,hmx在研究压力范围内发生了四次相变,即:4.5 gpa（ζ-hmx）、11.7 gpa（ε-hmx）、17.1 gpa（φ-hmx）、25.7 gpa（η-hmx）,压力下的相变可能与c4n4环的畸变和-no2的构型转变有关。

卸压实验表明,β-hmx晶体在研究压力范围内相变过程是可逆的。

最近曾洋洋、郑海燕和随志磊等人对hmx的相变行为进行了进一步系统的研究[25-27]，最终发现了几个相变过程:β→((5.4 gpa)、(→s (9.6 gpa)、8((21.6 gpa)、p→n(35 gpa）[27]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

（一） 要研究或解决的问题多态性是固体物质以多种晶体结构存在的能力。

因此，研究hmx的高温高压依赖性，对于更好地了解极端压力和高温条件下的化学反应具有重要意义。

然而，对于hmx晶体高压和不同温度的相变还没有足够明确的结论。