一种CL-20/HMX共晶及其复合物的模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种CL‑20/HMX共晶及其复合物的模拟方法，包括如下步骤：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；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；建立HTPB分子链，控制粘结剂HTPB的含量在5％以下，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；在三个切割模型上部设置一定厚度的真空层，并用压缩后的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；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。本发明专利技术研究不同切割晶面所得模型的界面性能，方法简单、安全、成本低。

A simulation method of CL-20/HMX eutectic and its complex

The invention discloses a method for simulating CL 20/HMX eutectic and its composites, which comprises the following steps: open the crystal information file CL 20/HMX eutectic material for a workstation, the file of all the N O bond to virtual bonds; establish the model respectively along the (001), (010) and (100) three plane cutting super package model, get the cutting model; establish the molecular chain of HTPB, to control the content of binder HTPB below 5%, the molecular chain of HTPB constructed gradually compressed and molecular dynamics simulation, until the HTPB molecular chain density reached the theoretical value; in the three cutting model of the upper set a certain thickness of the vacuum layer, and the molecular chain of HTPB compressed to fill the vacuum layer, a polymer bonded with the cutting compound model corresponding model; on the cutting model and cutting the corresponding model of polymer bonded composite The model is simulated by molecular dynamics. The invention has studied the interface performance of the model with different cutting surface, which is simple, safe and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种CL-20/HMX共晶及其复合物的模拟方法
本专利技术属于分子模拟计算
，特别是一种CL-20/HMX共晶及其复合物的模拟方法。
技术介绍
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；OnasBolton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。
技术实现思路
本专利技术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。实现本专利技术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MaterialsStudio，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CleaveSurface；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CleaveSurface中Cleaveplane分别设置为001、010、100。本专利技术与现有技术相比，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MaterialsStudio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结合图1，本专利技术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；所述的材料工作站采用软件MaterialsStudio，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。步骤2，建立超包模型，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分别为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CleaveSurface；在Position部分，设置top的Angstrom值，所述CleaveSurface中Cleaveplane分别设置为001、010、100，点击Cleave建立切割模型。步骤3，建立HTPB分子链，控制粘结剂HTPB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，其值为并用压缩后的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，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，其中的后1ns用于收集轨迹，并对收集的轨迹数据进行分析。上述步骤中，三种切割模型的切割晶面分别为(001)、(010)、(100)。操作过程为，打开MaterialsStudio，Build中选择Surfaces，再选中CleaveSurface；在Position部分，设置top的Angstrom值，所述CleaveSurface中Cleaveplane分别设置为001、010、100，点击Cleave建立切割模型；切割模型及其对应的PBXs模型分别命名为(001)、(010)、(100)、(001)/HTPB、(010)/HTPB、(100)/HTPB。实施例1切割模型及对应PBXs模型的建立第一步：材料工作站MaterialsStudio打开CL-20/HMX晶体结构，将晶体中所有的N-O实键改为虚双键。第二步：建立超包模型，沿(001)晶面处切割超包模型；具体为：建立超包模型(2×3×2)，点击MS任务栏中的Build，选择Surfaces，再选其中的CleaveSurface；在Position部分，设置top的Angstrom值，所述CleaveSurface中Cleaveplane设置为001，切割模型。第三步：在工作站界面设定24个链节的HTPB分子链本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CL‑20/HMX共晶及其复合物的模拟方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种CL-20/HMX共晶及其复合物的模拟方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的CL-20/HMX共晶及其复合物的模拟方法，其特征在于，步骤1所述材料工作站采用软件MaterialsStudio，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。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖继军，王小姣，李慎慎，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32