中物院化工材料研究所在钝感高能材料研究方面取得重要进展

2018-10-08 11:31:48 作者：本网整理来源：X一MOL资讯分享至：

最近，中国工程物理研究院化工材料研究所的科研团队运用材料基因组工程思想进行新型钝感高能材料的研发，成功制备了一种新型钝感高能材料（2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物），研究成果发表在Nature Communications 上，这也是国际上首次运用材料基因组策略进行新型含能材料的研发，从传统的“试错法”到“材料基因组工程”研发模式的转变，有望加速新一代含能材料的研发效率。

钝感和高能分别代表含能材料的安全性和毁伤能力，是一对负相关的性能指标，制备和应用钝感高能炸药（IHE）可实现现代武器系统的高毁伤和高安全性，是世界各军事强国的不懈追求。然而，实验试错的传统制备途径存在危险性大、成本高、效率低等问题，为寻找钝感和高能的最佳平衡点带来极大的困扰。

研究人员首先对大量已有含能材料的结构与性能数据进行统计分析，从元素组成、分子结构和晶体排列三个层次识别并提取钝感高能炸药的“基因”特征；其次，他们建立了以14种六元芳香母环和3种取代基为基础的结构片段库，运用自编Java脚本，并以识别的钝感高能炸药“基因”特征为边界条件，实现了计算机辅助的钝感高能炸药分子的快速设计与筛选（图1）。通过合理实验的方法设计，并最终制备一种新型钝感高能单质炸药ICM-102，该炸药具有“类石墨烯”层状晶体的结构（图2a和2b）。除水之后，炸药分子实测密度为1.95 g/cm3，计算爆速超过9000 m/s，且对撞击、摩擦、静电等外界刺激钝感，它的钝感特性主要来自于特殊的电子结构（如低硝基电荷和负表面静电势）和层状堆积结构（图2b和2c）。同时，该炸药具有高热稳定、低成本、易于规模合成等优点，是一种极具潜力的钝感高能材料，未来有望应用到安全弹药、固体推进剂等配方中。