[发明专利]一种HMX基含能复合物的模拟方法

说明书

本发明公开了一种HMX基含能复合物的模拟方法。所述方法包括：(1)使用CSD数据库获取HMX晶体信息文件，MS软件打开HMX的晶体信息文件，建立HMX(4a×2b×4c)超晶胞模型；(2)将超晶胞沿着(011)、(‑111)或(020)晶面进行切割，得到切割模型；(3)建立聚合物模型，将构建好的聚合物模型的高度不断压缩，并进行结构优化，使其接近理论密度；(4)将聚合物添加到HMX中，构建不同晶面下的HMX基复合物模型，并对构建的复合物进行结构优化；(5)对HMX晶面切割模型及与该晶面对应的复合物的模型特定温度和压力下进行分子动力学模拟。本发明能够深入细致的研究HMX不同晶面与高聚物模型之间的结构与性能，方法简单安全，节省大量实验成本。

技术领域

本发明属于分子模拟计算技术领域，涉及一种HMX基含能复合物的模拟方法。

背景技术

环四亚甲基四硝胺(HMX)具有高爆热、高爆速和高爆压等特点，综合性能优越，广泛应用于混合炸药和固体推进剂等领域。然而，HMX因其表面粗糙、粒度分布较宽以及内部缺陷较多等因素，导致其机械感度高，在实际的应用中容易在外界条件的刺激下发生爆炸，造成经济损失，甚至人员伤亡，大大限制了HMX安全应用。对HMX进行降感处理，提高其使用稳定性和应用安全性，是目前亟需解决的问题。在诸多降感的方法中，向HMX中添加高分子聚合物来改善材料的性能是降低HMX感度有效方法。

目前，对于HMX基复合材料的研究主要依赖于实验，存在成本较高、安全性低和周期较长等缺点。近年来分子动力学模拟方法在含能材料领域的应用较为广泛。中国专利申请CN107798212A公开了一种CL 20/TNT共晶基复合物的模拟方法，该方法对晶面的选取方式较为随机，缺乏依据，不能代表晶体的真实情况。中国专利申请CN107480415A公开了一种CL-20/HMX共晶及其复合物的模拟方法，该方法中添加聚合物的方式需要先在切割模型上部通过计算添加真空层，然后将聚合物直接添加真空层中。该种添加聚合物的方式过程复杂，且添加聚合物时，聚合物容易超出周期箱的范围从而影响模拟结果。刘冬梅等人向HMX(100)晶面中添加少量高分子材料，结果表明，添加的高分子材料有助于提高HMX的使用性能，有降低HMX的感度的可能。但是对HMX基复合物的晶面研究不透彻，对HMX(011)、(-111)和(020)晶面添加高聚物的性能并未进行研究(不同模型下HMX晶体结构和性能的MD研究[J].含能材料,2013,21(6):765-770)。

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HMX基含能复合物的模拟方法。

实现本发明目的的的技术方案如下：

一种HMX基含能复合物的模拟方法，包括如下步骤：

步骤1，建立HMX超晶胞：使用剑桥晶体结构数据库(CSD)获取HMX晶体信息文件，用Materialsstudio(MS)软件打开HMX的晶体信息文件，建立HMX(4a×2b×4c)超晶胞模型；

步骤2，晶面切割：将HMX(4a×2b×4c)超晶胞沿着(011)、(-111)或(020)晶面进行切割，得到切割模型，对晶面切割模型进行结构优化；

步骤3，建立聚合物模型：建立聚合物模型，将构建好的聚合物模型的高度不断压缩，并进行结构优化，使其接近理论密度；

步骤4，构建HMX基复合物模型：使用MS选项卡中Bulid layers功能，将聚合物模型放置在Layer1，HMX晶面切割模型放置在Layer2，选择Build构建复合体系，将聚合物添加到HMX中，构建相应晶面下的HMX基复合物模型，模型的高度Z_total≈Z_HMX+Z_polymer，Z_HMX和Z_polymer分别为HMX模型厚度和高聚物厚度，并对复合物模型进行结构优化；