含能快遞

中物院化工材料研究所研究人員發(fā)現(xiàn)不敏感高能材料4，4′，5，5′-四硝基-1H，1′H-［2，2′-二咪唑］-1，1′-二胺（DATNBI）的新晶型

在材料化學(xué)與藥物化學(xué)領(lǐng)域多晶型現(xiàn)象引起了人們的廣泛關(guān)注。對含能材料而言，多晶型將影響其物理化學(xué)性質(zhì)包括：能量、感度以及熱穩(wěn)定性等。4，4'，5，5'-四硝基-1H，1'H-［2，2'-二咪唑］-1，1'-二胺（DATNBI）是一種高密度（d：1.93）、高能量（D：9063 m·s-1）且感度（IS：15 J）較好的不敏感高能材料。中物院化材所研究人員首次發(fā)現(xiàn)了DATNBI 一種新晶型（β-DATNBI）。研究人員采用單晶X-射線衍射，變溫粉末衍射，DSC-TG 及掃描電鏡等方法研究了DATNBI 的相變行為。此外，還研究了溶劑以及溫度對DATBI 相變的影響。

源自：Zhang，Z.，Qian，W.，Lu，H.，et al. Polymorphism in a Nonsensitive?High?Energy Material：Discovery of a New Polymorph and Crystal Structure of 4，4′，5，5′?Tetranitro?1H，1′H?［2，2′?biimidazole］?1，1′?diamine. Cryst. Growth Des. 2020，20，568-579.

南京理工大學(xué)研究人員制備出C4N182-，C4N18H3-和C4N18H3-高氮離子鹽

加拿大麥吉爾大學(xué)研究人員采用機器學(xué)習(xí)方法進行含能材料篩選

過去10 年里，數(shù)據(jù)驅(qū)動，機器學(xué)習(xí)以及材料信息學(xué)對于材料研究越來越重要。加拿大麥吉爾大學(xué)研究人員采用材料信息學(xué)、熱化學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)合機器學(xué)習(xí)方法進行含能材料篩選。他們采用爆熱值衡量含能材料的性能并進行篩選。在眾多的描述符中，研究人員發(fā)現(xiàn)內(nèi)聚能和氧平衡是關(guān)鍵的特征值。根據(jù)這些描述符和爆熱值數(shù)據(jù)研究人員建立了機器學(xué)習(xí)模型。并將這一模型應(yīng)用于ICSD 和PubChem 數(shù)據(jù)庫中的化合物，預(yù)測它們的爆熱值。通過此模型從1 億4000 萬化合物中篩選出2732 個含CHNO 的候選化合物。在此基礎(chǔ)上又篩選出262 個爆熱大于1.5 倍TNT 當(dāng)量的化合物，29 個爆熱大于1.8 倍TNT 當(dāng)量的候選物，這些化合物均不是目前常見的含能材料。

源 自：Kang，P.，Liu，Z.，Abou?Rachid，H.，Guo H. Machine?learning Assisted Screening of Energetic Materials J. Phys. Chem. A 2020，124，5341-5351.

美國普渡大學(xué)研究人員采用無監(jiān)督學(xué)習(xí)的多尺度模型研究RDX 的熱化學(xué)

含能材料的熱力響應(yīng)包含了熱、機械以及不同尺度化學(xué)過程的耦合，因此無法采用單一模型對其進行描述。因此，普渡大學(xué)研究人員開發(fā)了基于反應(yīng)動力學(xué)與非反應(yīng)動力學(xué)描述化學(xué)反應(yīng)與熱傳導(dǎo)的RDX 多尺度連續(xù)介質(zhì)模型。使用均相等溫和絕熱反應(yīng)動力學(xué)開發(fā)了一個簡化的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型。通過非負矩陣分解的無監(jiān)督學(xué)習(xí)完成了模型的粗?；?。采用反應(yīng)動力學(xué)方程來描述反應(yīng)物、中間體以及產(chǎn)物的演化。研究人員對比了分子動力學(xué)與連續(xù)模型的熱點演化結(jié)果驗證了模型的有效性。研究發(fā)現(xiàn)這一多尺度模型很好地模擬了RDX 熱點轉(zhuǎn)爆燃過程的溫度場演化。這一模型還被用于評估RDX 爆轟點火的熱點臨界尺寸，而這一問題是分子動力學(xué)模擬無法實現(xiàn)的。

源自：Sakano M.，Hamed A.，Kober M. et al. Unsupervised Learning?Based Multiscale Model of Thermochemistry in 1，3，5?Trinitro?1，3，5?tri?azinane（RDX）. J. Phys. Chem. A 2020，124，9141-9155.

中物院化材所研究人員研究了高壓下FeNx結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、相變和能量特征

近年來高壓下聚合氮引起了人們的廣泛關(guān)注。Bykov 等人最近在溫度2000 K，壓力106.8 GPa 條件下合成了具有聚合氮鏈的P1-FeN4。釋放壓力后，該材料在室溫下可存在至22.7 GPa，這與理論上預(yù)測的環(huán)境壓力下的動態(tài)穩(wěn)定性不一致。為了澄清這種差異，中物院化材所研究人員采用CALYPSO 軟件搜索了高壓下FeNx的結(jié)構(gòu)，并采用可變晶胞雙端勢能面行走法研究了P1-FeN4結(jié)構(gòu)在高壓下的相變。結(jié)果表明，壓力釋放時相變勢壘呈減小的趨勢，而且在15～20 GPa 時相變路徑的改變將勢壘減小了一半以上。此外，還評估了富氮高壓FeNx化合物的能量特性。盡管P1-FeN4的能量比RDX 和HMX 差，但P1-FeN5，C2/m-FeN6和Pnnm-FeN8材料仍是潛在的高能量密度材料。

源自：Jiao，F(xiàn).；Zhang，C.；Xie，W. High?Pressure FeNx：Stability，Phase Transition，and Energetic Characteristic. J. Phys. Chem. C. 2020，124，19953-19961.