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中物院化工材料研究所在鈍感高能材料研究方面取得重要進展

2018-10-08 11:31:48 作者：本網整理來源：X一MOL資訊分享至：

最近，中國工程物理研究院化工材料研究所的科研團隊運用材料基因組工程思想進行新型鈍感高能材料的研發，成功制備了一種新型鈍感高能材料（2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物），研究成果發表在Nature Communications 上，這也是國際上首次運用材料基因組策略進行新型含能材料的研發，從傳統的“試錯法”到“材料基因組工程”研發模式的轉變，有望加速新一代含能材料的研發效率。

鈍感和高能分別代表含能材料的安全性和毀傷能力，是一對負相關的性能指標，制備和應用鈍感高能炸藥（IHE）可實現現代武器系統的高毀傷和高安全性，是世界各軍事強國的不懈追求。然而，實驗試錯的傳統制備途徑存在危險性大、成本高、效率低等問題，為尋找鈍感和高能的最佳平衡點帶來極大的困擾。

研究人員首先對大量已有含能材料的結構與性能數據進行統計分析，從元素組成、分子結構和晶體排列三個層次識別并提取鈍感高能炸藥的“基因”特征；其次，他們建立了以14種六元芳香母環和3種取代基為基礎的結構片段庫，運用自編Java腳本，并以識別的鈍感高能炸藥“基因”特征為邊界條件，實現了計算機輔助的鈍感高能炸藥分子的快速設計與篩選（圖1）。通過合理實驗的方法設計，并最終制備一種新型鈍感高能單質炸藥ICM-102，該炸藥具有“類石墨烯”層狀晶體的結構（圖2a和2b）。除水之后，炸藥分子實測密度為1.95 g/cm3，計算爆速超過9000 m/s，且對撞擊、摩擦、靜電等外界刺激鈍感，它的鈍感特性主要來自于特殊的電子結構（如低硝基電荷和負表面靜電勢）和層狀堆積結構（圖2b和2c）。同時，該炸藥具有高熱穩定、低成本、易于規模合成等優點，是一種極具潛力的鈍感高能材料，未來有望應用到安全彈藥、固體推進劑等配方中。