本发明专利技术提供了一种HMX晶体分子动力学仿真精度提升方法及单晶结构制备方法，该方法采用R因子为0.035的HMX单晶结构作为输入结构，对HMX晶体进行分子动力学仿真。所述的HMX单晶结构的获取过程包括：首先，采用溶剂挥发法对HMX晶体进行重结晶制备，得到白色HMX晶体；然后，选取单晶进行X射线衍射实验，得到HMX单晶结构。本发明专利技术的方法结合溶剂挥发制备法和高精度单晶X射线衍射表征手段得到R因子低于现有报道的HMX单晶结构。与Eiland表征得到的HMX单晶结构和常用的OCHTETl2单晶结构相比，将得到的HMX单晶结构作为输入文件计算得到的HMX晶体密度的计算误差分别从3.8％、2.27％降低至1.16％，计算精度大幅提升。计算精度大幅提升。计算精度大幅提升。
【技术实现步骤摘要】
HMX晶体分子动力学仿真精度提升方法及单晶结构制备方法
[0001]本专利技术属于含能材料设计领域，涉及HMX晶体分子动力学处理，具体涉及一种HMX晶体分子动力学仿真精度提升方法及单晶结构制备方法。
技术介绍
[0002]奥克托今(HMX)具有高密度、高爆速、高爆压、良好的热稳定性和化学稳定性等优点，是当前已使用的能量水平最高、综合性能最好的单质猛炸药。随着现代全球快速攻击技术发展，要求弹药小型化，能够在有限空间内携带更多的武器弹药，显著提升攻击效能，以达到“一击毙命”的作战效果，必须提高弹药毁伤的有效能量载荷，如何通过设计提升HMX性能将极具军事意义和推广前景。现阶段基于HMX的含能材料设计最常用的手段之一是分子动力学。
[0003]单晶的结构作为分子动力学仿真设计的输入，对其仿真精度影响较大，现阶段HMX分子动力学模拟中采用的仅有的2个单晶结构是1955年Eiland P F研究得到的单晶结构(Phillip Frank Eiland and Ray Pepinsky.The crystal structure of cyclotetramethene tetranitramine,1955.)和1970年研究得到的CCDC数据中的OCHTETl2结构(Choi C S,Boutin H P,A study of the crystal structure of cyclotetramethene tetranitramine by neutron diffraction,Acta Crys,1970,B26:1235
‑
1240.)，这两个单晶结构的R因子分别为0.108和0.059，R因子代表表征得到的HMX单晶结构与真实晶体结构的差异，R因子越小，表征得到的HMX单晶结构与真实晶体结构越接近。
技术实现思路
[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种HMX晶体分子动力学仿真精度提升方法及单晶结构制备方法，解决现有技术中HMX晶体分子动力学仿真精度有待进一步提高的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0006]一种HMX晶体分子动力学仿真精度提升方法，该方法采用R因子为0.035的HMX单晶结构作为输入结构，对HMX晶体进行分子动力学仿真。
[0007]本专利技术还具有如下技术特征：
[0008]所述的HMX单晶结构的获取过程包括：首先，采用溶剂挥发法对HMX晶体进行重结晶制备，得到白色HMX晶体；然后，选取单晶进行X射线衍射实验，得到HMX单晶结构。
[0009]所述的采用溶剂挥发法对HMX晶体进行重结晶制备的具体过程为：取HMX置于500mL烧杯中，量取200mL丙酮，置于30℃的水浴锅内，拌棒至炸药全部溶解，将炸药溶液用定性滤纸过滤，去除固体杂质，用塑料膜封口并在塑料膜上用针扎20个小孔，298K条件下自然挥发溶剂，待溶液中出现炸药晶体时，过滤，干燥，得到白色HMX晶体。
[0010]所述的选取单晶进行X射线衍射实验的具体过程为：用Mo Kα射线(λ＝
0.071073nm)，石墨单色器，在298K温度下，以ω扫描方式扫描，扫描范围：1.89
°
≤θ≤25.09
°
，
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7≤h≤6，
‑
15≤k≤14，
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23≤l≤23，得到HMX单晶结构。
[0011]本专利技术还保护一种HMX晶体分子动力学仿真精度提升方法，该方法具体包括以下步骤：
[0012]步骤一，采用溶剂挥发法对HMX晶体进行重结晶制备：
[0013]取HMX置于500mL烧杯中，量取200mL丙酮，置于30℃的水浴锅内，拌棒至炸药全部溶解，将炸药溶液用定性滤纸过滤，去除固体杂质，用塑料膜封口并在塑料膜上用针扎20个小孔，298K条件下自然挥发溶剂，待溶液中出现炸药晶体时，过滤，干燥，得到白色HMX晶体；
[0014]步骤二、选取单晶进行X射线衍射实验：
[0015]用Mo Kα射线(λ＝0.071073nm)，石墨单色器，在298K温度下，以ω扫描方式扫描，扫描范围：1.89
°
≤θ≤25.09
°
，
‑
7≤h≤6，
‑
15≤k≤14，
‑
23≤l≤23，得到HMX单晶结构；
[0016]步骤三、以获得的HMX单晶结构作为输入结构，搭建晶胞模型，利用分子动力学软件的Discover模块，在COMPASS力场下进行优化，使能量极小化，消除内应力，优化后各结构在NPT系综和温度298K、压力1
×
10
‑4GPa下进行分子动力学模拟，温度和压力的控制分别采用Anderson和Parrinello方法，范德华和静电作用分别用atom
‑
based和Ewald加和方法，截断半径取0.95nm，模拟总时间为2ns，步长为1fs；
[0017]步骤四、对获取的晶胞平衡构型进行分析，获得晶体密度ρ和力学性能参数。
[0018]所述的HMX单晶结构的R因子为0.035。
[0019]所述的分子动力学软件采用Materials Studio软件。
[0020]本专利技术还保护一种HMX单晶结构制备方法，该方法包括以下步骤：
[0021]步骤一，采用溶剂挥发法对HMX晶体进行重结晶制备：
[0022]取HMX置于500mL烧杯中，量取200mL丙酮，置于30℃的水浴锅内，拌棒至炸药全部溶解，将炸药溶液用定性滤纸过滤，去除固体杂质，用塑料膜封口并在塑料膜上用针扎20个小孔，298K条件下自然挥发溶剂，待溶液中出现炸药晶体时，过滤，干燥，得到白色HMX晶体；
[0023]步骤二、选取单晶进行X射线衍射实验：
[0024]用Mo Kα射线(λ＝0.071073nm)，石墨单色器，在298K温度下，以ω扫描方式扫描，扫描范围：1.89
°
≤θ≤25.09
°
，
‑
7≤h≤6，
‑
15≤k≤14，
‑
23≤l≤23，得到HMX单晶结构。
[0025]所述的HMX单晶结构的R因子为0.035。
[0026]本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0027](Ⅰ)本专利技术的方法结合溶剂挥发制备法和高精度单晶X射线衍射表征手段得到R因子低于现有报道的HMX单晶结构。与Eiland表征得到的HMX单晶结构和常用的OCHTETl2单晶结构相比，将得到的HMX单晶结构作为输入文件计算得到的HMX晶体密度的计算误差分别从3.8％、2.27％降低至1.16％，计算精度大幅提升。
[0028](Ⅱ)本专利技术的方法利用溶剂挥发法制备HMX单晶，结合高精度单晶X射线衍射表征手段得到低R因子的HMX单晶结构，将其作为输入结构，建立H本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种HMX晶体分子动力学仿真精度提升方法，其特征在于，该方法采用R因子为0.035的HMX单晶结构作为输入结构，对HMX晶体进行分子动力学仿真。2.如权利要求1所述的HMX晶体分子动力学仿真精度提升方法，其特征在于，所述的HMX单晶结构的获取过程包括：首先，采用溶剂挥发法对HMX晶体进行重结晶制备，得到白色HMX晶体；然后，选取单晶进行X射线衍射实验，得到HMX单晶结构。3.如权利要求2所述的HMX晶体分子动力学仿真精度提升方法，其特征在于，所述的采用溶剂挥发法对HMX晶体进行重结晶制备的具体过程为：取HMX置于500mL烧杯中，量取200mL丙酮，置于30℃的水浴锅内，拌棒至炸药全部溶解，将炸药溶液用定性滤纸过滤，去除固体杂质，用塑料膜封口并在塑料膜上用针扎20个小孔，298K条件下自然挥发溶剂，待溶液中出现炸药晶体时，过滤，干燥，得到白色HMX晶体。4.如权利要求2所述的HMX晶体分子动力学仿真精度提升方法，其特征在于，所述的选取单晶进行X射线衍射实验的具体过程为：用Mo Kα射线(λ＝0.071073nm)，石墨单色器，在298K温度下，以ω扫描方式扫描，扫描范围：1.89
°
≤θ≤25.09
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7≤h≤6，
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15≤k≤14，
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23≤l≤23，得到HMX单晶结构。5.一种HMX晶体分子动力学仿真精度提升方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤一，采用溶剂挥发法对HMX晶体进行重结晶制备：取HMX置于500mL烧杯中，量取200mL丙酮，置于30℃的水浴锅内，拌棒至炸药全部溶解，将炸药溶液用定性滤纸过滤，去除固体杂质，用塑料膜封口并在塑料膜上用针扎20个小孔，298K条件下自然挥发溶剂，待溶液中出现炸药晶体时，过滤，干燥，得到白色HMX晶体；步骤二、选取单晶进行X射线衍射实验：用Mo Kα射线(λ＝0.071073nm)，石墨单色器，在298K温度下，以ω扫描方式扫描，扫描范围：1.89
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≤θ≤25.09
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【专利技术属性】
技术研发人员：陶俊，王晓峰，王浩，封雪松，薛乐星，冯晓军，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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