高能量密度材料的理論設(shè)計(jì)

內(nèi)容概要

本書(shū)是作者近十年高能量密度材料部分科研工作的總結(jié)。全書(shū)共三篇20章。第一篇第1章簡(jiǎn)介一般理論計(jì)算方法，主要有量子化學(xué)、分子力學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)和靜態(tài)力學(xué)分析等方法；第2章重點(diǎn)介紹高能量密度化合物(HEDC)能量和穩(wěn)定性的定量判別標(biāo)準(zhǔn)及其計(jì)算方法。后兩篇共18章，以被譽(yù)為“新世紀(jì)能源材料”的有機(jī)籠狀和氮雜環(huán)硝胺兩類(lèi)多系列高能物質(zhì)為研究對(duì)象，主要包括多取代基金剛烷和多取代基六氮雜金剛烷(第二篇)以及單環(huán)硝胺、雙環(huán)硝胺、三環(huán)硝胺、螺環(huán)硝胺和呋咱稠環(huán)硝胺(第三篇)等體系，按能量和穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)細(xì)致判別和篩選HEDC目標(biāo)物，包括它們的氣相分子、固態(tài)晶體直至復(fù)合材料，詳細(xì)闡述一般條件下的結(jié)構(gòu)一性能關(guān)系以及溫度、壓力、濃度等條件的變化對(duì)其的影響，總結(jié)了HEDC分子設(shè)計(jì)至高能量密度材料(HEDM)配方設(shè)計(jì)的成果和規(guī)律。    本書(shū)可供基礎(chǔ)化學(xué)、高分子物理與化學(xué)、炸藥化學(xué)、爆炸化學(xué)、理論和計(jì)算化學(xué)以及材料學(xué)、材料物理與化學(xué)等專(zhuān)業(yè)的高校師生和科技工作者參考閱讀。

作者簡(jiǎn)介

肖鶴鳴，南京理工大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，分子與材料計(jì)算研究所所長(zhǎng)。l940年7月出生于江蘇省泰興市。1963年畢業(yè)于南京大學(xué)化學(xué)系。l978～1980年吉林大學(xué)量子化學(xué)進(jìn)修班結(jié)業(yè)。1990年以來(lái)，先后出訪前蘇聯(lián)(俄羅斯、烏克蘭)、美國(guó)、荷蘭、法國(guó)、新加坡和捷克等國(guó)，作學(xué)術(shù)報(bào)告、參加國(guó)際會(huì)議、進(jìn)行合作研究和聯(lián)合培養(yǎng)博士生。從事教學(xué)和科研工作40多年。主講過(guò)無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、普通化學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、硝化理論基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、量子化學(xué)、群論和化學(xué)、分子軌道計(jì)算等本科和研究生課程，指導(dǎo)了碩士生、博士生、博士后和國(guó)內(nèi)外訪問(wèn)學(xué)者數(shù)十人。出版譯作和統(tǒng)編教材各一部。開(kāi)辟我國(guó)(高)含能材料結(jié)構(gòu)、性能理論研究新的方向和領(lǐng)域。主持國(guó)家自然科學(xué)基金和“973”子專(zhuān)題等科研項(xiàng)目共約30項(xiàng)，獲省部級(jí)科研成果獎(jiǎng)5項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文360多篇，出版學(xué)術(shù)專(zhuān)著6部。在撞擊感度理論判別、生成熱精確計(jì)算、熱解和水解機(jī)理揭示、芳烴硝化和Mannich反應(yīng)機(jī)理闡明、基于量子化學(xué)計(jì)算密度爆速和爆壓、開(kāi)辟高能體系分子間相互作用及其精確分割研究，對(duì)HEDC／HEDM進(jìn)行分子設(shè)計(jì)、晶體計(jì)算和分子模擬等方面，取得原創(chuàng)性豐碩成果，被較多引用和應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)和國(guó)際上產(chǎn)生了廣泛的影響。被評(píng)為首批“江蘇省優(yōu)秀研究生教師”(1989)、國(guó)務(wù)院“政府特殊津貼”專(zhuān)家(1993)、“全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文指導(dǎo)教師”(2001)和“江蘇省優(yōu)秀博士生導(dǎo)師”(2002)。

書(shū)籍目錄

引言第一篇  理論計(jì)算方法  第1章  一般理論計(jì)算方法簡(jiǎn)介    1.1  量子化學(xué)方法    1.2  “量化后”計(jì)算    1.3  力場(chǎng)方法    1.4  靜態(tài)力學(xué)分析方法    參考文獻(xiàn)  第2章  HEDC的定量判別方法    2.1  晶體密度預(yù)測(cè)    2.2  爆速爆壓預(yù)測(cè)    2.3  穩(wěn)定性和感度預(yù)測(cè)    參考文獻(xiàn)第二篇  有機(jī)籠狀類(lèi)HEDM  第3章  金剛烷的硝基衍生物    3.1  IR譜    3.2  熱力學(xué)性質(zhì)    3.3  能量特性      3.4  熱解機(jī)理和穩(wěn)定性    3.5  感度理論判據(jù)    參考文獻(xiàn)  第4章  金剛烷的NO2氣相硝化反應(yīng)機(jī)理    4.1  反應(yīng)機(jī)理    4.2  分子幾何    4.3  原子電荷    4.4  IR譜    參考文獻(xiàn)  第5章  金剛烷的硝酸酯基衍生物    5.1  生成熱    5.2  能量特性    5.3  熱解機(jī)理和熱穩(wěn)定性    參考文獻(xiàn)  第6章  六氮雜金剛烷的硝基衍生物    6.1  IR譜    6.2  熱力學(xué)性質(zhì)    6.3  能量性質(zhì)    6.4  熱解機(jī)理和穩(wěn)定性    參考文獻(xiàn)  第7章  六氮雜金剛烷的氰基、異氰基和硝酸酯基衍生物    7.1  生成熱    7.2  能量性質(zhì)    7.3  熱穩(wěn)定性    參考文獻(xiàn)  第8章  CL-20 4種晶型和不同壓力下ε-CL-20的能帶結(jié)構(gòu)    8.1  計(jì)算方法及其驗(yàn)證    8.2  CL-20 4種晶體的能帶結(jié)構(gòu)和感度判別    8.3  壓力對(duì)ε-CL-20晶體結(jié)構(gòu)和性能的影響    參考文獻(xiàn)  第9章  潛在HEDC晶體結(jié)構(gòu)和性能的預(yù)測(cè)    9.1  晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的原理和方法    9.2  晶型預(yù)測(cè)結(jié)果    9.3  晶體能帶和電子結(jié)構(gòu)    9.4  帶隙和感度    參考文獻(xiàn)  第10章  ε-CL-20/氟聚物PBX的MD模擬    10.1  力場(chǎng)、模型和模擬細(xì)節(jié)    10.2  力學(xué)性能    10.3  結(jié)合能    10.4  爆炸性能    參考文獻(xiàn)  第11章  溫度、高聚物含量和晶體缺陷對(duì)PBX性能的影響    11.1  模擬方法、模型和細(xì)節(jié)    11.2  溫度的影響    11.3  高聚物含量的影響    11.4  晶體缺陷的影響    參考文獻(xiàn)  第12章  ε-CL-20基PBX配方設(shè)計(jì)初探    12.1  模型和模擬細(xì)節(jié)    12.2  相容性    12.3  安全性    12.4  力學(xué)性能    12.5  能量性質(zhì)    參考文獻(xiàn)第三篇  氮雜環(huán)硝胺類(lèi)HEDM  第13章  單環(huán)硝胺    13.1  電子結(jié)構(gòu)    13.2  IR譜    13.3  熱力學(xué)性質(zhì)    13.4  爆炸性能    13.5  熱解機(jī)理    參考文獻(xiàn)  第14章  雙環(huán)-HMX及其同系物    14.1  電子結(jié)構(gòu)    14.2  IR譜    14.3  熱力學(xué)性質(zhì)    14.4  爆炸性能    14.5  熱解機(jī)理    參考文獻(xiàn)  第15章  TNAD及其同分異構(gòu)體    15.1  電子結(jié)構(gòu)    15.2  IR譜    15.3  熱力學(xué)性質(zhì)    15.4  爆炸性能    15.5  熱解機(jī)理    參考文獻(xiàn)  第16章  三環(huán)硝胺衍生物    16.1  熱力學(xué)性質(zhì)    16.2  爆炸性能    16.3  熱力學(xué)穩(wěn)定性    參考文獻(xiàn)  第17章 螺環(huán)硝胺    17.1  分子幾何    17.2  電子結(jié)構(gòu)    17.3  IR譜    17.4  熱力學(xué)性質(zhì)    17.5  爆炸性能    17.6  熱解機(jī)理    參考文獻(xiàn)  第18章  呋咱稠環(huán)硝胺    18.1  分子幾何    18.2  電子結(jié)構(gòu)    18.3  IR譜    18.4  熱力學(xué)性質(zhì)    18.5  爆炸性能    參考文獻(xiàn)  第19章  雙環(huán)-HMX和TNAD晶體結(jié)構(gòu)和性能的DFT計(jì)算    19.1  計(jì)算方法及其比較    19.2  常壓下的結(jié)果    19.3  不同壓力下的結(jié)果    參考文獻(xiàn)  第20章  雙環(huán)-HMX和TNAD晶體及其為基PBX的MD模擬.    20.1  力場(chǎng)、模型和模擬細(xì)節(jié)    20.2  晶體的熱膨脹性能    20.3  晶體的彈性力學(xué)性能    20.4  PBX的彈性力學(xué)性能    20.5  PBX的結(jié)合能和爆炸性能    參考文獻(xiàn)  附錄    Ⅰ.預(yù)測(cè)晶體密度中所選45種硝胺化合物的分子結(jié)構(gòu)    Ⅱ.8種籠狀HEDC晶體結(jié)構(gòu)的Dreiding力場(chǎng)預(yù)測(cè)    Ⅲ.8種籠狀HEDC的3種優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)    Ⅳ.氮雜環(huán)硝胺鍵離解能計(jì)算中涉及的總能量和零點(diǎn)能  結(jié)語(yǔ)

章節(jié)摘錄

第1章 一般理論計(jì)算方法簡(jiǎn)介對(duì)高能化合物分子、晶體以及復(fù)合材料的廣泛理論研究需要運(yùn)用較多的理論和方法。本篇包括兩章。第l章簡(jiǎn)介本書(shū)所用到的一般理論和計(jì)算化學(xué)方法。主要包括量子化學(xué)和“量化后”計(jì)算方法以及力場(chǎng)方法，力場(chǎng)方法主要指分子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)方法。此外，還介紹了靜態(tài)力學(xué)分析方法。第2章闡述高能量密度化合物(HEDC)的能量和穩(wěn)定性的定量判別方法，主要包括密度、爆速和爆壓的理論預(yù)測(cè)方法以及熱解引發(fā)機(jī)理、穩(wěn)定性和感度的理論預(yù)測(cè)方法。1．1 量子化學(xué)方法1900年P(guān)lanck提出量子論。l926年Schr6dinger方程問(wèn)世，標(biāo)志著量子力學(xué)的建立。l 927年Heitler和London用量子力學(xué)基本原理研究氫分子結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著量子化學(xué)新學(xué)科的誕生。隨著量子化學(xué)理論方法的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，80多年來(lái)，量子化學(xué)已滲透應(yīng)用到各學(xué)科各領(lǐng)域，在研究原子、分子和晶體結(jié)構(gòu)以及揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系方面，取得了舉世矚目的成就。關(guān)于各種量子化學(xué)計(jì)算方法的原理和應(yīng)用，可參見(jiàn)許多教科書(shū)和相關(guān)著作。囿于作者見(jiàn)聞，文獻(xiàn)中僅列出一些供參考[1~2 21。限于篇幅，以下僅作簡(jiǎn)介。

編輯推薦

《高能量密度材料的理論設(shè)計(jì)》可代基礎(chǔ)化學(xué)、高分子物理與化學(xué)、炸藥化學(xué)、爆炸化學(xué)、理論和計(jì)算化學(xué)以及材料學(xué)、材料物理與化學(xué)等專(zhuān)業(yè)的高校師生和科技工作者參考閱讀。

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