2024年3月17日发(作者：诺怀山)
854
文章编号：1006‑9941（2020）09‑0854‑07
李重阳，黄勇力，孙长庆，张蕾
共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究
李重阳
1，2
，黄勇力
1
，孙长庆
3，4
，张蕾
2，5
（1.湘潭大学材料科学与工程学院，湖南湘潭411105；2.中物院高性能数值模拟软件中心，北京100088；3.重庆市超常配
位键工程与先进材料技术重点实验室，长江师范学院，重庆4081410；4.南洋理工大学，新加坡639798；5.北京应用物理与
计算数学研究所，北京100088）
摘要：为探究影响共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量的关键因素，基于第一性原理方法对六硝基六氮杂异伍兹烷/奥克托今
（CL‑20/HMX）、六硝基六氮杂异伍兹烷/三硝基甲苯（CL‑20/TNT）、苯并三氧化呋咱/1，3，5‑三硝基苯（BTF/TNB）、3‑硝基‑1，2，4‑三
唑‑5‑酮/5，6，7，8‑四氢四唑并三嗪（NTO/TZTN）等16种共晶炸药的晶体结构、分子间相互作用、物理化学性质参数、晶体稳定性及
爆轰能量进行了研究。结果表明，分子间氢键强度小于21kJ·mol
-1
时，共晶晶体稳定性主要由氢键数量决定；氢键强度大于
21kJ·mol
-1
时，共晶晶体稳定性主要由氢键强度决定。相对于单组分炸药，共晶炸药大多具有较好的氧平衡和氮含量，但晶体密度
普遍较小，导致爆轰能量相对于单组分炸药并无明显优势。以CL‑20共晶炸药为例，共晶设计需提升分子间氢键的强度，而非仅增
大氢原子计量比、增加氢键数量以提升晶体稳定性。该策略能兼顾较好的氧平衡、氮含量和晶体密度，从而实现共晶炸药晶体稳定
性和爆轰能量的实质性提升。
关键词：共晶炸药；晶体稳定性；爆轰能量；分子间相互作用；氢键
中图分类号：TJ55；O641.12+1文献标志码：ADOI：10.11943/CJEM2020020
1引言
寻求含能材料高能量和高安全性之间的最佳平衡
密度接近六硝基六氮杂异伍兹烷（CL‑20），同时感度
［5］
接近奥克托今（HMX）。
共晶炸药虽有平衡安全性和能量的潜力，但现有
共晶的合成常以能量的损失为代价
［6-9］
。如3‑硝基‑
1，2，4‑三唑‑5‑酮/5，6，7，8‑四氢四唑并三嗪（NTO/
TZTN）共晶炸药虽增强了5，6，7，8‑四氢四唑并三嗪
（TZTN）的热稳定性和撞击稳定性，改善了3‑硝基‑
1，2，4‑三唑‑5‑酮（NTO）的酸性，但爆轰能量较NTO
相差较大
［9］
。此外，六硝基六氮杂异伍兹烷/N‑甲基吡
咯烷酮（CL‑20/NMP）、六硝基六氮杂异伍兹烷/二硝基
苯（CL‑20/DNB）、六硝基六氮杂异伍兹烷/三硝基甲苯
（CL‑20/TNT）等共晶炸药的能量密度相对于CL‑20炸
10］
药均有不同程度的损失
［6，
。基于此，本研究选取了
是新型含能材料设计的关键问题，共晶技术是解决上
述问题的潜在有效途径
［1］
。共晶炸药的设计理念是将
高能和高安全炸药分子按照特定比例和排布方式融合
成兼顾二者优点的晶体结构
［2-3］
。例如，六硝基六氮杂
异伍兹烷/硝基胍（CL‑20/NQ）共晶炸药具有较高的能
量密度，同时感度相较于CL‑20更低
［4］
。六硝基六氮
杂异伍兹烷/奥克托今（CL‑20/HMX）共晶炸药的能量
收稿日期：2020‑01‑20；修回日期：2020‑02‑27
网络出版日期：2020‑06‑17
基金项目：国家自然科学基金（11604017，21875024），浙江省自然
科学基金（LY18E060005）
作者简介：李重阳（1993-），男，博士研究生，主要从事含能材料构
效关系的理论研究。
通信联系人：孙长庆（1956-），男，教授，主要从事超常配位键和非
键电子学研究。e‑mail：**************.sg
张蕾（1985-），女，副研究员，主要从事含能材料物性研究、方法探
索和软件开发。e‑mail：******************.cn
以典型起爆药BTF、典型高能炸药CL‑20和典型不敏
感炸药NTO等为组分分子的16种共晶炸药为研究对
象，采用第一性原理方法计算了它们的晶体结构、分子
间相互作用、晶格能及爆轰能量，统计了氮含量、氧平
衡、晶体密度、晶体堆积等物理化学性质参数，通过数
据的统计和关联得到了影响共晶炸药晶体稳定性和爆
引用本文：李重阳,黄勇力,孙长庆,等.共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究[J].含能材料,2020,28(9):854-860.
LIChong⁃yang,HUANGYong⁃li,SUNChang⁃qing,ticalStudyonImprovementStrategyofCrystalStabilityandDetonationEnergyofCocrystal
Explosive[J].ChineseJournalofEnergeticMaterials
（
HannengCailiao
）
,2020,28(9):854-860.
ChineseJournalofEnergeticMaterials，Vol.28,No.9,2020（854-860）含能材料
共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究
855
轰能量的关键因素，有望为新型共晶炸药的设计提供
理论依据。
TNB）、苯并三呋喃/三硝基氮杂环丁烷（BTF/TNAZ）、
六硝基六氮杂异伍兹烷/苯并三呋喃（CL‑20/BTF）、
CL‑20/TNT、CL‑20/DNB、六硝基六氮杂异伍兹烷/丁
内酯（CL‑20/Butyolactone）、六硝基六氮杂异伍兹烷/
二甲基甲酰胺（CL‑20/DMF）、CL‑20/NMP、CL‑20/
HMX、六硝基六氮杂异伍兹烷/二恶烷（CL‑20/DIOX‑
ANE）、NTO/TZTN，苦味酸/硝基萘（Picricacid/Nitro‑
naphthalene）、三硝基甲苯/硝基萘（TNT/Nitronaph‑
thalene）共16种共晶炸药为研究对象，以单晶X射线
衍射技术获取的晶格信息和原子坐标作为输入，基于
共轭梯度法优化晶体结构。当每个原子的残余力小于
0.03eV/Å，且晶体内应力分量小于0.1GPa时，晶体
结构达到平衡态。图1为共晶炸药晶胞体积和晶格常
数的计算与实验结果的对比。如图1所示，16种共晶
23-27］
炸药的计算晶格常数与对应实验值
［8-10，
的线性相
2计算方法
采用HighAccuracyAtomisticSimulationforEn‑
ergeticMaterials（HASEM）
［11-12］
软件进行第一性原理
计算。HASEM软件基于JparallelAdaptiveStruc‑
turedMeshapplicationsInfrastructure（JASMIN）并行
框架构建，可在国产超级计算机上实现千原子晶体体
系的快速并行计算。HASEM软件具有针对含能材料
定制的模守恒赝势、原子轨道基函数、爆炸性质参数计
算和冲击过程模拟功能
［11］
，对含能材料晶体结构、分
子间相互作用能量、物理化学性质的计算精度通过与
实验和CCSD（T）计算结果对比已得到广泛验证
［13-22］
。
本研究以苯并三呋喃/三硝基苯甲胺（BTF/MATNB）、
苯并三呋喃/三硝基苯胺（BTF/TNA）、苯并三呋喃/三
硝基甲苯（BTF/TNT）、苯并三呋喃/三硝基苯（BTF/
关系数高达0.998，最大标准误差0.28Å；晶胞体积计
算值与实验值之间的最大误差小于4%，由此证实了
当前方法可准确描述共晶炸药的晶体结构特征。
图1
Fig.1
23-27］
16种共晶炸药晶胞体积和晶格常数的计算与实验结果
［8-10，
对比
Comparisonofthecalculatedandexperimentalvaluesoftheunitcellvolumesandthelatticeconstantsof16cocrystalex‑
plosives
假设共晶炸药由n种组分分子构成，第i种组分分
子的计量百分比为K
i
，%；该组分分子在晶体结构中的
Hirshfeld面表面积为S
i
，Å
2
；若Hirshfeld面上的氢键在
各类型弱相互作用中所占百分比为ω
i
，%；那么该共晶
炸药中的氢键数量由
A
HB
表示：
A
HB
=
∑
K
i
∙S
i
∙ω
i
n
i=1
S
HB
=
D(E)
为态密度，
H
H，D
为氢原子与受体原子的哈式中，
E
Fermi
为费米能级。密顿矩阵交叠量，
∫
E
Fermi
-∞
D(E)∙H
H，D
（2）
对于晶体结构，采用晶格能LE，eV表征各组分分
total
LE=-E
cocrystal
-
∑
i=1
E
i
total
n
子结合成为晶体的强度：
（3）
对于团簇结构，分子结合的稳定程度采用相互作
（1）
采用键能表征氢键非键部分的相互作用强度
S
HB
，
kJ·mol
-1［28］
CHINESEJOURNALOFENERGETICMATERIALS
用能
E
interaction
，eV表征，
含能材料2020年第28卷第9期（854-860）
856
E
i
=E
cluster
total
-
∑
n
i=1
E
i
total
（4）
式中，
E
i
total
表示第i种组分分子在真空下的总能量，eV；
E
cocrystal
total
表示共晶晶体的总能量，eV；
E
cluster
total
表示团簇在
真空下的总能量，eV。
LE
值越大，表示晶体结构越稳
定；
E
interaction
的负值越大，表示团簇结构越稳定。
氮含量由单位体积内的氮元素质量
ρ
N
表征：
ρ
N
N
=ρ
cocrystal
M
（5）
C
x
H
y
N
z
O
m
)
式中，ρ
(
∑
n
K
z×M
i
i=1
cocrystal
为共晶炸药的晶体密度，g·cm
-3
；
M
N
表示
氮元素的摩尔质量，g·mol
-1
；
M
C
x
H
y
N
z
O
m
表示组分分子的
摩尔质量，g·mol
-1
。
为避免不同实验测量条件引起数据差异的影响，
本研究中所有晶体结构、分子间相互作用、结构稳定
性、爆轰性能的数据均为HASEM软件的计算结果。
3结果与讨论
3.1氢键数量和氢键强度对共晶炸药晶体稳定性的
影响
图2为共晶炸药晶格能与氢键的关系，其中图2a
为晶格能和氢键数量的关系，图2b为晶格能和氢键强
度的关系。如图2所示，16种共晶炸药的晶格能分布
在66.99~137.03kJ·mol
-1
之间，高于无氢单质炸药的
晶格能（如3，3′：4′，3′′‑三‑1，2，5‑恶二唑，C
6
N
8
O
7
，
61.13kJ·mol
-1
），可达到钝感炸药三氨基三硝基苯
TATB，C
6
H
6
N
6
O
6
，126.73kJ·mol
-1
）的晶格能水平，
但尚未达到新型桥型耐热炸药1，2‑双（3，5‑二硝基
吡唑）乙烷（HL3，C
8
H
6
N
8
O
8
，195.31kJ·mol
-1
）
［18］
、杂
环类炸药α‑三亚甲基三硝胺（RDX，C
3
H
6
N
6
O
6
，
120.83kJ·mol
-1
）
［29］
、β‑HMX（C
8
H
6
N
8
O
8
，158.20kJ·mol
-1
）
或笼状炸药ε‑CL‑20（C
6
H
6
N
12
O
12
，125.35kJ·mol
-1
）
［19］
等富氢单质炸药的晶格能水平。
如图2a所示，16种共晶炸药的氢键数量在36~
126Å
2
之间，氢键数量的增大使晶格能有增加趋
势。但由于所研究的共晶炸药组分分子的Hirshfled
表面积远小于桥型炸药或八元杂环类炸药，故氢键
数量也小于HL3（136.51Å
2
）或β‑HMX（154.4Å
2
），
导致所研究的共晶炸药的结合能比HL3或β‑HMX
小13%~66%。由图2b可见，共晶分子间氢键强度
大于21kJ·mol
-1
时，晶格能主要由氢键强度决定。
例如，NTO/TZTN的氢键数量仅为87.5Å
2
，但由于
组分分子NTO与TZTN的契合度非常好，使得分子
ChineseJournalofEnergeticMaterials，Vol.28,No.9,2020（854-860）
李重阳，黄勇力，孙长庆，张蕾
间氢键很短（平均氢键长度低于1.8Å），其氢键强
度达到128.83kJ·mol
-1
，因而具有最高的晶格能
137.03kJ·mol
-1
。
enbondamount
enbondstrength
图216种共晶炸药晶格能与氢键的关系
Fig.2Correlationbetweenthelatticeenergyandhydrogen
bondof16cocrystalexplosives.
3.2共晶炸药爆轰能量影响因素
爆速（V
d
）和爆压（p
d
）基于共晶炸药的晶体结构
直接计算获得，因而包含了炸药的化学组成及分子
的空间堆积效应。图3为共晶炸药的爆轰参数与晶
体密度、氮含量和氧平衡之间的关系图，其中图3a和
图3b为晶体密度与爆轰参数的相关性，图3c和图3d
为氮含量与爆轰参数的相关性，图3e和图3f为氧平衡
与爆轰参数的相关性。由图3可见，与单组分炸药相
似，共晶炸药的爆压、爆速与晶体密度、氮含量和氧平
衡呈明显的正相关性，需三者兼顾才能提高共晶炸药
的爆轰能量，这与已报道的研究结果相一致
［30-32］
。
16种共晶炸药的爆速分布于5.86~9.27km·s
-1
之间，
爆压分布于14.18~41.28GPa之间。与装备用的传统
TNT（7.15km·s
-1
，22.35GPa）、RDX（8.58km·s
-1
，
33.47GPa）、HMX（8.84km·s
-1
，36.47GPa）、CL‑20
9.28km·s
-1
，41.61GPa）相比尚无明显优势。
由于共晶炸药的组分分子往往从已合成的高氮分
含能材料
（
（
共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究
857
子中选取，使得共晶炸药的氮含量大多分布于0.5~
0.92g·cm
-3
区间，氧平衡范围-81.4%~-13.6%，较传
统炸药有明显的改进。例如，共晶炸药CL‑20/BTF和
CL‑20/HMX，因较高的氮含量（分别为0.68g·cm
-3
、
0.69g·cm
-3
）而具有优异的爆轰性能（前者爆速和爆
压为8.50km·s
-1
、33.24GPa，后者爆速和爆压为
9.27km·s
-1
、41.28GPa）。但共晶炸药的晶体密度分
布在1.56~2.00g·cm
-3
之间，相对于传统单组分炸药
未见明显优势。特别是以CL‑20为组分合成的共晶炸
药，与CL‑20（2.02g·cm
-3
）相比，其晶体密度降低至
19%，爆压和爆速也分别降低至24%和49%。
由此可见，未来新型共晶设计的主要方向，将是加
强分子间氢键的强度，而非仅增大氢原子计量比、增加
氢键数量以提升晶体稳定性。该策略能兼顾较好的氧
平衡、氮含量和晶体密度，从而实现共晶炸药晶体稳定
性和爆轰能量的实质性提升。
ationbetweendensityanddetonationpressure
ationbetweennitrogendensityanddetonation
velocity
ationbetweennitrogendensityanddetonation
pressure
ationbetweenoxygenbalanceanddetonation
velocity
ationbetweenoxygenbalanceanddetonation
pressure
图3
Fig.3
16种共晶炸药的晶体密度、氮含量、氧平衡与爆速、爆压的关系
Correlationbetweenthecrystaldensity，nitrogendensity，andoxygenbalancewiththedetonationperformanceofthe16
cocrystalexplosives.
CHINESEJOURNALOFENERGETICMATERIALS含能材料2020年第28卷第9期（854-860）
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李重阳，黄勇力，孙长庆，张蕾
3.3
3.3.1
CL⁃20/HMX、TATB/CL⁃20结构稳定性与爆轰能
量提升策略
CL⁃20/HMX结构稳定性与爆轰能量的提升策略
CL‑20和HMX分子边缘的‑NO
2
基团之间有较强
的排斥作用，使得CL‑20/HMX共晶的氢键强度较弱
（如图2）。图4对比了CL‑20/HMX共晶、CL‑20晶体
及HMX晶体中的氢键含量，由图4可见，相对于HMX
晶体，CL‑20/HMX共晶的氢键数量降低了24%。较弱
的氢键强度和较少的氢键数量得CL‑20/HMX共晶的
晶体稳定性较低，晶格能仅为85.48kJ·mol，比
CL‑20的晶格能（LE=115.40~125.35kJ·mol
-1
）小，比
HMX的晶格能低74.52kJ·mol
-1
。
在CL‑20/HMX共晶结构中，组成共晶的CL‑20分
子包括γ、β和ζ三种构象，不同的硝基取向使得CL‑20分
子与HMX分子形成了较密实堆积（packingcoefficient，
PC，77.7%），取得了较好的晶体密度（2.00g·cm
-3
），
比纯β‑HMX（1.90g·cm
-3
）高5%。因此，CL‑20/HMX
共晶（9.27km·s
-1
，41.28GPa）的爆轰性能仅略低于
ε‑CL‑20（9.28km·s
-1
，41.61GPa），相比于β‑HMX的
爆速和爆压分别提升了5%和13%。
-1
图4
对比
Fig.4
CL‑20/HMX共晶、CL‑20晶体及HMX晶体中氢键含量的
Comparisonofthehydrogenbondingamountamong
CL‑20/HMX，CL‑20，andHMXcrystalstructures
因此，若采用先进的实验技术调整CL‑20、HMX
分子的构象类型和取向，有望进一步提高不同组分分
子之间的氢键强度、氢键数量和晶体密度，实现
CL‑20/HMX共晶晶体稳定性和爆轰能量的进一步提升。
3.3.2CL⁃20/TATB共晶炸药的结构稳定性与爆轰能
量的提升策略
图5为TATB/CL‑20双分子团簇的堆积模型及其
结构稳定性评估，其中图5a为TATB对称性示意图，
uctionofCL‑20/CL‑20/TATBstructure
d.
图5
Fig.5
IntermolecularinteractionenergiesoftheTATB/CL‑20bimolecularclusters
TATB/CL‑20双分子团簇的堆积模型及其结构稳定性评估
StackingmodesandstabilityevaluationofthedesignedTATB/CL‑20bimolecularclusters
含能材料eseJournalofEnergeticMaterials，Vol.28,No.9,2020（854-860）
共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究
图5b和图5c为构建的CL‑20/TATB双分子团簇模型，
图5d为CL‑20/TATB双分子团簇稳定性的评估。初始
模型中，令TATB分子中所有的H原子都与CL‑20分
子的硝基形成氢键。在此基础上，以TATB分子平面
法线为轴，将CL‑20分子沿中轴逆向旋转，每隔θ=5°
构建一种新结构。由于TATB分子具有D3h对称性，
将CL‑20旋转120°即可涵盖其旋转360°的所有构型，
共产生共24个双分子团簇初始模型。
基于共轭梯度算法进行结构优化后，24种团簇结
构对应的分子间相互作用能如图5d所示，其中θ=
115°的结构具有最强的分子间相互作用，对应于最高
的热力学稳定性。此时，CL‑20分子上的硝基与TATB
分子上的氨基接触距离最近（图5c），孤对电子与质子
间的静电吸引作用产生有效氢键，具有最低的相互作
用能-30.54kJ·mol
-1
。
为评估CL‑20与TATB的相互作用强度，将该能量
与19种具有广泛代表性的炸药小分子之间的相互作
用能（E1~E19）进行对比。炸药E1~E19涵盖了
─NO
2
、─NH
2
、苯环等传统炸药常见基团和结构，其
相互作用分布可覆盖典型炸药的结合强度范围
［11］
。
由图5d可见，CL‑20/TATB的分子间相互作用能大致
居于E1~E19能量的中间位置，与E6（H
2
N
2
O
2
/Urea）、
E7（Nitromethane/Urea）、E12（4Nitro‑1，H‑imidaz‑
ole/4Nitro‑1，H‑imidazole）具有相似的结合强度，理
论上能形成稳定的CL‑20/TATB结合体。
由此可见，CL‑20、TATB分子之间可以形成氢键，
并具有可观的相互作用能。若采用先进的实验技术调
整CL‑20分子的构象和取向，有望与TATB分子形成三
维氢键网络而成功合成CL‑20/TATB共晶晶体。
4结论
基于第一性原理方法计算了CL‑20/HMX、CL‑20/
TNT、BTF/TNB、NTO/TZTN等16种共晶炸药的晶体
结构、氢键数量和氢键强度等分子间相互作用，氮含
量、晶体密度、氧平衡等物性参数，晶格能、分子间相互
作用能等能量稳定性参数，以及爆压、爆速等爆轰参
数。相对于传统单组分炸药，所研究的共晶炸药具有
较好的氮含量和氧平衡分布，但晶体密度普遍较小，导
致爆轰能量相对于单组分炸药并无明显优势。本文主
要结论如下：
（1）氢键是影响共晶炸药晶体稳定性的关键因
素，氢键数量的增大和氢键强度的增加共同促进分子
CHINESEJOURNALOFENERGETICMATERIALS
859
间的结合；分子间氢键强度大于21kJ·mol
-1
时，共晶
晶体稳定性主要由氢键强度决定；
（2）以CL‑20共晶炸药为例，共晶设计需提升分
子间氢键的强度，而非仅增大氢原子计量比、增加氢键
数量以提升晶体稳定性。该策略能兼顾较好的氧平
衡、氮含量和晶体密度，从而实现共晶炸药晶体稳定性
和爆轰能量的实质性提升。
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3
O）
3
（NH
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TheoreticalStudyonImprovementStrategyofCrystalStabilityandDetonationEnergyofCocrystalExplosive
245
LIChong⁃yang
1，
，HUANGYong⁃li
1
，SUNChang⁃qing
3，
，ZHANGLei
2，
（ofMaterialsScienceandEngineering，XiangtanUniversity，Xiangtan411105，China；ftwareCenterforHighPerformanceNumerical
Simulation，Beijing100088，China；oratoryofsupernormalCoordinationBondEngineeringandAdvancedMaterialsTechnology，YangtzeNormal
University，Chongqing4081410；gTechnologicalUniversity，639798Singapore；uteofAppliedPhysicsandComputationalMathematics，
Beijing100088，China）
Abstract：Thecalculationsofthecrystalstructures，in‑crystalintermolecularinteractions，physicochemicalproperties，crystal
stabilityanddetonationperformancefor16reportedcocrystalexplosiveswerecarriedouttoexploretheireffectoncrystalstabili‑
thatthecrystalstabilityofthecocrystalexplosivesismainlyde‑
terminedbythehydrogenbonding（HB）amountwhentheHBstrengthislessthan21kJ·mol
-1
.WhentheHBstrengthismore
than21kJ·mol
-1
，thecrystalstaedtotradition‑
alsingle‑componentexplosives，thereported16cocrystalsexhibitbetternitrogencontentandoxygenbalance，buttheirmaterial
htheanalysisofCL‑20cocrystalexplosives，itistheoretically
suggestedthatenhancingHBstrength，insteadofintroducingmorehydrogenatomstoincreaseHBamount，couldbeusefulto
rategycansimultaneouslymeettherequirementofoxygenbalanceandni‑
trogencontentinresultingsatisfactorydetonationperformanceofcocrystalexplosives.
Keywords：cocrystalexplosive；crystalstability；detonationenergy；intermolecularinteractions；hydrogenbonding
CLCnumber：TJ55；O641.12+1Documentcode：ADOI：10.11943/CJEM2020020
（责编：高毅）
ChineseJournalofEnergeticMaterials，Vol.28,No.9,2020（854-860）含能材料
GraphicalAbstract
III
MicrostructureofHMXcrystallitesstudiedbyinsitu
variable⁃temperaturesmall⁃angleX⁃rayscattering
SHIJing,LIUJia‑hui,BAILiang‑fei,YANGuan‑yun,
DUANXiao‑hui,TIANQiang
ThemicrostructureofHMX(Octogen)crystalparticleswith
averagesizesof5μmand20μmwasstudiedbyinsitu
variable‑temperaturesmall‑angleX‑rayscattering(SAXS)
andwide‑angleX‑rayscattering(WAXS).
ChineseJournalofEnergeticMaterials（HannengCailiao）,
2020,28（9）:848-853
TheoreticalStudyonImprovementStrategyofCrystalSta⁃
bilityandDetonationEnergyofCocrystalExplosive
LIChong‑yang,HUANGYong‑li,SUNChang‑qing,ZHANGLei
Theeffectofhydrogenbondinginregulatingcrystalstability
anddetonationenergyfor16reportedcocrystalexplosive
crystals.
ChineseJournalofEnergeticMaterials（HannengCailiao）,
2020,28（9）:854-860
TNT/NNAPCocrystalFormationMechanismviaGrinding
Process
TheformationofTNT/NNAPcocrystalviagrindingprocess
YIZhen‑xin,ZHANGYu,WANGTian‑ping,ZHANGLin,
ZHUShun‑guan
XRDilluminatedthelatticeplane
changeswhileFTIRshowedtheinterandextra‑molecular
ultsindicatedthephasechangeof
TNT/NNAPcocrystalduringtheprocess.
ChineseJournalofEnergeticMaterials（HannengCailiao）,
2020,28（9）:861-864
CHINESEJOURNALOFENERGETICMATERIALS含能材料2020年第28卷第9期（I-VI）
2024年3月17日发(作者：诺怀山)
854
文章编号：1006‑9941（2020）09‑0854‑07
李重阳，黄勇力，孙长庆，张蕾
共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究
李重阳
1，2
，黄勇力
1
，孙长庆
3，4
，张蕾
2，5
（1.湘潭大学材料科学与工程学院，湖南湘潭411105；2.中物院高性能数值模拟软件中心，北京100088；3.重庆市超常配
位键工程与先进材料技术重点实验室，长江师范学院，重庆4081410；4.南洋理工大学，新加坡639798；5.北京应用物理与
计算数学研究所，北京100088）
摘要：为探究影响共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量的关键因素，基于第一性原理方法对六硝基六氮杂异伍兹烷/奥克托今
（CL‑20/HMX）、六硝基六氮杂异伍兹烷/三硝基甲苯（CL‑20/TNT）、苯并三氧化呋咱/1，3，5‑三硝基苯（BTF/TNB）、3‑硝基‑1，2，4‑三
唑‑5‑酮/5，6，7，8‑四氢四唑并三嗪（NTO/TZTN）等16种共晶炸药的晶体结构、分子间相互作用、物理化学性质参数、晶体稳定性及
爆轰能量进行了研究。结果表明，分子间氢键强度小于21kJ·mol
-1
时，共晶晶体稳定性主要由氢键数量决定；氢键强度大于
21kJ·mol
-1
时，共晶晶体稳定性主要由氢键强度决定。相对于单组分炸药，共晶炸药大多具有较好的氧平衡和氮含量，但晶体密度
普遍较小，导致爆轰能量相对于单组分炸药并无明显优势。以CL‑20共晶炸药为例，共晶设计需提升分子间氢键的强度，而非仅增
大氢原子计量比、增加氢键数量以提升晶体稳定性。该策略能兼顾较好的氧平衡、氮含量和晶体密度，从而实现共晶炸药晶体稳定
性和爆轰能量的实质性提升。
关键词：共晶炸药；晶体稳定性；爆轰能量；分子间相互作用；氢键
中图分类号：TJ55；O641.12+1文献标志码：ADOI：10.11943/CJEM2020020
1引言
寻求含能材料高能量和高安全性之间的最佳平衡
密度接近六硝基六氮杂异伍兹烷（CL‑20），同时感度
［5］
接近奥克托今（HMX）。
共晶炸药虽有平衡安全性和能量的潜力，但现有
共晶的合成常以能量的损失为代价
［6-9］
。如3‑硝基‑
1，2，4‑三唑‑5‑酮/5，6，7，8‑四氢四唑并三嗪（NTO/
TZTN）共晶炸药虽增强了5，6，7，8‑四氢四唑并三嗪
（TZTN）的热稳定性和撞击稳定性，改善了3‑硝基‑
1，2，4‑三唑‑5‑酮（NTO）的酸性，但爆轰能量较NTO
相差较大
［9］
。此外，六硝基六氮杂异伍兹烷/N‑甲基吡
咯烷酮（CL‑20/NMP）、六硝基六氮杂异伍兹烷/二硝基
苯（CL‑20/DNB）、六硝基六氮杂异伍兹烷/三硝基甲苯
（CL‑20/TNT）等共晶炸药的能量密度相对于CL‑20炸
10］
药均有不同程度的损失
［6，
。基于此，本研究选取了
是新型含能材料设计的关键问题，共晶技术是解决上
述问题的潜在有效途径
［1］
。共晶炸药的设计理念是将
高能和高安全炸药分子按照特定比例和排布方式融合
成兼顾二者优点的晶体结构
［2-3］
。例如，六硝基六氮杂
异伍兹烷/硝基胍（CL‑20/NQ）共晶炸药具有较高的能
量密度，同时感度相较于CL‑20更低
［4］
。六硝基六氮
杂异伍兹烷/奥克托今（CL‑20/HMX）共晶炸药的能量
收稿日期：2020‑01‑20；修回日期：2020‑02‑27
网络出版日期：2020‑06‑17
基金项目：国家自然科学基金（11604017，21875024），浙江省自然
科学基金（LY18E060005）
作者简介：李重阳（1993-），男，博士研究生，主要从事含能材料构
效关系的理论研究。
通信联系人：孙长庆（1956-），男，教授，主要从事超常配位键和非
键电子学研究。e‑mail：**************.sg
张蕾（1985-），女，副研究员，主要从事含能材料物性研究、方法探
索和软件开发。e‑mail：******************.cn
以典型起爆药BTF、典型高能炸药CL‑20和典型不敏
感炸药NTO等为组分分子的16种共晶炸药为研究对
象，采用第一性原理方法计算了它们的晶体结构、分子
间相互作用、晶格能及爆轰能量，统计了氮含量、氧平
衡、晶体密度、晶体堆积等物理化学性质参数，通过数
据的统计和关联得到了影响共晶炸药晶体稳定性和爆
引用本文：李重阳,黄勇力,孙长庆,等.共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究[J].含能材料,2020,28(9):854-860.
LIChong⁃yang,HUANGYong⁃li,SUNChang⁃qing,ticalStudyonImprovementStrategyofCrystalStabilityandDetonationEnergyofCocrystal
Explosive[J].ChineseJournalofEnergeticMaterials
（
HannengCailiao
）
,2020,28(9):854-860.
ChineseJournalofEnergeticMaterials，Vol.28,No.9,2020（854-860）含能材料
共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究
855
轰能量的关键因素，有望为新型共晶炸药的设计提供
理论依据。
TNB）、苯并三呋喃/三硝基氮杂环丁烷（BTF/TNAZ）、
六硝基六氮杂异伍兹烷/苯并三呋喃（CL‑20/BTF）、
CL‑20/TNT、CL‑20/DNB、六硝基六氮杂异伍兹烷/丁
内酯（CL‑20/Butyolactone）、六硝基六氮杂异伍兹烷/
二甲基甲酰胺（CL‑20/DMF）、CL‑20/NMP、CL‑20/
HMX、六硝基六氮杂异伍兹烷/二恶烷（CL‑20/DIOX‑
ANE）、NTO/TZTN，苦味酸/硝基萘（Picricacid/Nitro‑
naphthalene）、三硝基甲苯/硝基萘（TNT/Nitronaph‑
thalene）共16种共晶炸药为研究对象，以单晶X射线
衍射技术获取的晶格信息和原子坐标作为输入，基于
共轭梯度法优化晶体结构。当每个原子的残余力小于
0.03eV/Å，且晶体内应力分量小于0.1GPa时，晶体
结构达到平衡态。图1为共晶炸药晶胞体积和晶格常
数的计算与实验结果的对比。如图1所示，16种共晶
23-27］
炸药的计算晶格常数与对应实验值
［8-10，
的线性相
2计算方法
采用HighAccuracyAtomisticSimulationforEn‑
ergeticMaterials（HASEM）
［11-12］
软件进行第一性原理
计算。HASEM软件基于JparallelAdaptiveStruc‑
turedMeshapplicationsInfrastructure（JASMIN）并行
框架构建，可在国产超级计算机上实现千原子晶体体
系的快速并行计算。HASEM软件具有针对含能材料
定制的模守恒赝势、原子轨道基函数、爆炸性质参数计
算和冲击过程模拟功能
［11］
，对含能材料晶体结构、分
子间相互作用能量、物理化学性质的计算精度通过与
实验和CCSD（T）计算结果对比已得到广泛验证
［13-22］
。
本研究以苯并三呋喃/三硝基苯甲胺（BTF/MATNB）、
苯并三呋喃/三硝基苯胺（BTF/TNA）、苯并三呋喃/三
硝基甲苯（BTF/TNT）、苯并三呋喃/三硝基苯（BTF/
关系数高达0.998，最大标准误差0.28Å；晶胞体积计
算值与实验值之间的最大误差小于4%，由此证实了
当前方法可准确描述共晶炸药的晶体结构特征。
图1
Fig.1
23-27］
16种共晶炸药晶胞体积和晶格常数的计算与实验结果
［8-10，
对比
Comparisonofthecalculatedandexperimentalvaluesoftheunitcellvolumesandthelatticeconstantsof16cocrystalex‑
plosives
假设共晶炸药由n种组分分子构成，第i种组分分
子的计量百分比为K
i
，%；该组分分子在晶体结构中的
Hirshfeld面表面积为S
i
，Å
2
；若Hirshfeld面上的氢键在
各类型弱相互作用中所占百分比为ω
i
，%；那么该共晶
炸药中的氢键数量由
A
HB
表示：
A
HB
=
∑
K
i
∙S
i
∙ω
i
n
i=1
S
HB
=
D(E)
为态密度，
H
H，D
为氢原子与受体原子的哈式中，
E
Fermi
为费米能级。密顿矩阵交叠量，
∫
E
Fermi
-∞
D(E)∙H
H，D
（2）
对于晶体结构，采用晶格能LE，eV表征各组分分
total
LE=-E
cocrystal
-
∑
i=1
E
i
total
n
子结合成为晶体的强度：
（3）
对于团簇结构，分子结合的稳定程度采用相互作
（1）
采用键能表征氢键非键部分的相互作用强度
S
HB
，
kJ·mol
-1［28］
CHINESEJOURNALOFENERGETICMATERIALS
用能
E
interaction
，eV表征，
含能材料2020年第28卷第9期（854-860）
856
E
i
=E
cluster
total
-
∑
n
i=1
E
i
total
（4）
式中，
E
i
total
表示第i种组分分子在真空下的总能量，eV；
E
cocrystal
total
表示共晶晶体的总能量，eV；
E
cluster
total
表示团簇在
真空下的总能量，eV。
LE
值越大，表示晶体结构越稳
定；
E
interaction
的负值越大，表示团簇结构越稳定。
氮含量由单位体积内的氮元素质量
ρ
N
表征：
ρ
N
N
=ρ
cocrystal
M
（5）
C
x
H
y
N
z
O
m
)
式中，ρ
(
∑
n
K
z×M
i
i=1
cocrystal
为共晶炸药的晶体密度，g·cm
-3
；
M
N
表示
氮元素的摩尔质量，g·mol
-1
；
M
C
x
H
y
N
z
O
m
表示组分分子的
摩尔质量，g·mol
-1
。
为避免不同实验测量条件引起数据差异的影响，
本研究中所有晶体结构、分子间相互作用、结构稳定
性、爆轰性能的数据均为HASEM软件的计算结果。
3结果与讨论
3.1氢键数量和氢键强度对共晶炸药晶体稳定性的
影响
图2为共晶炸药晶格能与氢键的关系，其中图2a
为晶格能和氢键数量的关系，图2b为晶格能和氢键强
度的关系。如图2所示，16种共晶炸药的晶格能分布
在66.99~137.03kJ·mol
-1
之间，高于无氢单质炸药的
晶格能（如3，3′：4′，3′′‑三‑1，2，5‑恶二唑，C
6
N
8
O
7
，
61.13kJ·mol
-1
），可达到钝感炸药三氨基三硝基苯
TATB，C
6
H
6
N
6
O
6
，126.73kJ·mol
-1
）的晶格能水平，
但尚未达到新型桥型耐热炸药1，2‑双（3，5‑二硝基
吡唑）乙烷（HL3，C
8
H
6
N
8
O
8
，195.31kJ·mol
-1
）
［18］
、杂
环类炸药α‑三亚甲基三硝胺（RDX，C
3
H
6
N
6
O
6
，
120.83kJ·mol
-1
）
［29］
、β‑HMX（C
8
H
6
N
8
O
8
，158.20kJ·mol
-1
）
或笼状炸药ε‑CL‑20（C
6
H
6
N
12
O
12
，125.35kJ·mol
-1
）
［19］
等富氢单质炸药的晶格能水平。
如图2a所示，16种共晶炸药的氢键数量在36~
126Å
2
之间，氢键数量的增大使晶格能有增加趋
势。但由于所研究的共晶炸药组分分子的Hirshfled
表面积远小于桥型炸药或八元杂环类炸药，故氢键
数量也小于HL3（136.51Å
2
）或β‑HMX（154.4Å
2
），
导致所研究的共晶炸药的结合能比HL3或β‑HMX
小13%~66%。由图2b可见，共晶分子间氢键强度
大于21kJ·mol
-1
时，晶格能主要由氢键强度决定。
例如，NTO/TZTN的氢键数量仅为87.5Å
2
，但由于
组分分子NTO与TZTN的契合度非常好，使得分子
ChineseJournalofEnergeticMaterials，Vol.28,No.9,2020（854-860）
李重阳，黄勇力，孙长庆，张蕾
间氢键很短（平均氢键长度低于1.8Å），其氢键强
度达到128.83kJ·mol
-1
，因而具有最高的晶格能
137.03kJ·mol
-1
。
enbondamount
enbondstrength
图216种共晶炸药晶格能与氢键的关系
Fig.2Correlationbetweenthelatticeenergyandhydrogen
bondof16cocrystalexplosives.
3.2共晶炸药爆轰能量影响因素
爆速（V
d
）和爆压（p
d
）基于共晶炸药的晶体结构
直接计算获得，因而包含了炸药的化学组成及分子
的空间堆积效应。图3为共晶炸药的爆轰参数与晶
体密度、氮含量和氧平衡之间的关系图，其中图3a和
图3b为晶体密度与爆轰参数的相关性，图3c和图3d
为氮含量与爆轰参数的相关性，图3e和图3f为氧平衡
与爆轰参数的相关性。由图3可见，与单组分炸药相
似，共晶炸药的爆压、爆速与晶体密度、氮含量和氧平
衡呈明显的正相关性，需三者兼顾才能提高共晶炸药
的爆轰能量，这与已报道的研究结果相一致
［30-32］
。
16种共晶炸药的爆速分布于5.86~9.27km·s
-1
之间，
爆压分布于14.18~41.28GPa之间。与装备用的传统
TNT（7.15km·s
-1
，22.35GPa）、RDX（8.58km·s
-1
，
33.47GPa）、HMX（8.84km·s
-1
，36.47GPa）、CL‑20
9.28km·s
-1
，41.61GPa）相比尚无明显优势。
由于共晶炸药的组分分子往往从已合成的高氮分
含能材料
（
（
共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究
857
子中选取，使得共晶炸药的氮含量大多分布于0.5~
0.92g·cm
-3
区间，氧平衡范围-81.4%~-13.6%，较传
统炸药有明显的改进。例如，共晶炸药CL‑20/BTF和
CL‑20/HMX，因较高的氮含量（分别为0.68g·cm
-3
、
0.69g·cm
-3
）而具有优异的爆轰性能（前者爆速和爆
压为8.50km·s
-1
、33.24GPa，后者爆速和爆压为
9.27km·s
-1
、41.28GPa）。但共晶炸药的晶体密度分
布在1.56~2.00g·cm
-3
之间，相对于传统单组分炸药
未见明显优势。特别是以CL‑20为组分合成的共晶炸
药，与CL‑20（2.02g·cm
-3
）相比，其晶体密度降低至
19%，爆压和爆速也分别降低至24%和49%。
由此可见，未来新型共晶设计的主要方向，将是加
强分子间氢键的强度，而非仅增大氢原子计量比、增加
氢键数量以提升晶体稳定性。该策略能兼顾较好的氧
平衡、氮含量和晶体密度，从而实现共晶炸药晶体稳定
性和爆轰能量的实质性提升。
ationbetweendensityanddetonationpressure
ationbetweennitrogendensityanddetonation
velocity
ationbetweennitrogendensityanddetonation
pressure
ationbetweenoxygenbalanceanddetonation
velocity
ationbetweenoxygenbalanceanddetonation
pressure
图3
Fig.3
16种共晶炸药的晶体密度、氮含量、氧平衡与爆速、爆压的关系
Correlationbetweenthecrystaldensity，nitrogendensity，andoxygenbalancewiththedetonationperformanceofthe16
cocrystalexplosives.
CHINESEJOURNALOFENERGETICMATERIALS含能材料2020年第28卷第9期（854-860）
858
李重阳，黄勇力，孙长庆，张蕾
3.3
3.3.1
CL⁃20/HMX、TATB/CL⁃20结构稳定性与爆轰能
量提升策略
CL⁃20/HMX结构稳定性与爆轰能量的提升策略
CL‑20和HMX分子边缘的‑NO
2
基团之间有较强
的排斥作用，使得CL‑20/HMX共晶的氢键强度较弱
（如图2）。图4对比了CL‑20/HMX共晶、CL‑20晶体
及HMX晶体中的氢键含量，由图4可见，相对于HMX
晶体，CL‑20/HMX共晶的氢键数量降低了24%。较弱
的氢键强度和较少的氢键数量得CL‑20/HMX共晶的
晶体稳定性较低，晶格能仅为85.48kJ·mol，比
CL‑20的晶格能（LE=115.40~125.35kJ·mol
-1
）小，比
HMX的晶格能低74.52kJ·mol
-1
。
在CL‑20/HMX共晶结构中，组成共晶的CL‑20分
子包括γ、β和ζ三种构象，不同的硝基取向使得CL‑20分
子与HMX分子形成了较密实堆积（packingcoefficient，
PC，77.7%），取得了较好的晶体密度（2.00g·cm
-3
），
比纯β‑HMX（1.90g·cm
-3
）高5%。因此，CL‑20/HMX
共晶（9.27km·s
-1
，41.28GPa）的爆轰性能仅略低于
ε‑CL‑20（9.28km·s
-1
，41.61GPa），相比于β‑HMX的
爆速和爆压分别提升了5%和13%。
-1
图4
对比
Fig.4
CL‑20/HMX共晶、CL‑20晶体及HMX晶体中氢键含量的
Comparisonofthehydrogenbondingamountamong
CL‑20/HMX，CL‑20，andHMXcrystalstructures
因此，若采用先进的实验技术调整CL‑20、HMX
分子的构象类型和取向，有望进一步提高不同组分分
子之间的氢键强度、氢键数量和晶体密度，实现
CL‑20/HMX共晶晶体稳定性和爆轰能量的进一步提升。
3.3.2CL⁃20/TATB共晶炸药的结构稳定性与爆轰能
量的提升策略
图5为TATB/CL‑20双分子团簇的堆积模型及其
结构稳定性评估，其中图5a为TATB对称性示意图，
uctionofCL‑20/CL‑20/TATBstructure
d.
图5
Fig.5
IntermolecularinteractionenergiesoftheTATB/CL‑20bimolecularclusters
TATB/CL‑20双分子团簇的堆积模型及其结构稳定性评估
StackingmodesandstabilityevaluationofthedesignedTATB/CL‑20bimolecularclusters
含能材料eseJournalofEnergeticMaterials，Vol.28,No.9,2020（854-860）
共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究
图5b和图5c为构建的CL‑20/TATB双分子团簇模型，
图5d为CL‑20/TATB双分子团簇稳定性的评估。初始
模型中，令TATB分子中所有的H原子都与CL‑20分
子的硝基形成氢键。在此基础上，以TATB分子平面
法线为轴，将CL‑20分子沿中轴逆向旋转，每隔θ=5°
构建一种新结构。由于TATB分子具有D3h对称性，
将CL‑20旋转120°即可涵盖其旋转360°的所有构型，
共产生共24个双分子团簇初始模型。
基于共轭梯度算法进行结构优化后，24种团簇结
构对应的分子间相互作用能如图5d所示，其中θ=
115°的结构具有最强的分子间相互作用，对应于最高
的热力学稳定性。此时，CL‑20分子上的硝基与TATB
分子上的氨基接触距离最近（图5c），孤对电子与质子
间的静电吸引作用产生有效氢键，具有最低的相互作
用能-30.54kJ·mol
-1
。
为评估CL‑20与TATB的相互作用强度，将该能量
与19种具有广泛代表性的炸药小分子之间的相互作
用能（E1~E19）进行对比。炸药E1~E19涵盖了
─NO
2
、─NH
2
、苯环等传统炸药常见基团和结构，其
相互作用分布可覆盖典型炸药的结合强度范围
［11］
。
由图5d可见，CL‑20/TATB的分子间相互作用能大致
居于E1~E19能量的中间位置，与E6（H
2
N
2
O
2
/Urea）、
E7（Nitromethane/Urea）、E12（4Nitro‑1，H‑imidaz‑
ole/4Nitro‑1，H‑imidazole）具有相似的结合强度，理
论上能形成稳定的CL‑20/TATB结合体。
由此可见，CL‑20、TATB分子之间可以形成氢键，
并具有可观的相互作用能。若采用先进的实验技术调
整CL‑20分子的构象和取向，有望与TATB分子形成三
维氢键网络而成功合成CL‑20/TATB共晶晶体。
4结论
基于第一性原理方法计算了CL‑20/HMX、CL‑20/
TNT、BTF/TNB、NTO/TZTN等16种共晶炸药的晶体
结构、氢键数量和氢键强度等分子间相互作用，氮含
量、晶体密度、氧平衡等物性参数，晶格能、分子间相互
作用能等能量稳定性参数，以及爆压、爆速等爆轰参
数。相对于传统单组分炸药，所研究的共晶炸药具有
较好的氮含量和氧平衡分布，但晶体密度普遍较小，导
致爆轰能量相对于单组分炸药并无明显优势。本文主
要结论如下：
（1）氢键是影响共晶炸药晶体稳定性的关键因
素，氢键数量的增大和氢键强度的增加共同促进分子
CHINESEJOURNALOFENERGETICMATERIALS
859
间的结合；分子间氢键强度大于21kJ·mol
-1
时，共晶
晶体稳定性主要由氢键强度决定；
（2）以CL‑20共晶炸药为例，共晶设计需提升分
子间氢键的强度，而非仅增大氢原子计量比、增加氢键
数量以提升晶体稳定性。该策略能兼顾较好的氧平
衡、氮含量和晶体密度，从而实现共晶炸药晶体稳定性
和爆轰能量的实质性提升。
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TheoreticalStudyonImprovementStrategyofCrystalStabilityandDetonationEnergyofCocrystalExplosive
245
LIChong⁃yang
1，
，HUANGYong⁃li
1
，SUNChang⁃qing
3，
，ZHANGLei
2，
（ofMaterialsScienceandEngineering，XiangtanUniversity，Xiangtan411105，China；ftwareCenterforHighPerformanceNumerical
Simulation，Beijing100088，China；oratoryofsupernormalCoordinationBondEngineeringandAdvancedMaterialsTechnology，YangtzeNormal
University，Chongqing4081410；gTechnologicalUniversity，639798Singapore；uteofAppliedPhysicsandComputationalMathematics，
Beijing100088，China）
Abstract：Thecalculationsofthecrystalstructures，in‑crystalintermolecularinteractions，physicochemicalproperties，crystal
stabilityanddetonationperformancefor16reportedcocrystalexplosiveswerecarriedouttoexploretheireffectoncrystalstabili‑
thatthecrystalstabilityofthecocrystalexplosivesismainlyde‑
terminedbythehydrogenbonding（HB）amountwhentheHBstrengthislessthan21kJ·mol
-1
.WhentheHBstrengthismore
than21kJ·mol
-1
，thecrystalstaedtotradition‑
alsingle‑componentexplosives，thereported16cocrystalsexhibitbetternitrogencontentandoxygenbalance，buttheirmaterial
htheanalysisofCL‑20cocrystalexplosives，itistheoretically
suggestedthatenhancingHBstrength，insteadofintroducingmorehydrogenatomstoincreaseHBamount，couldbeusefulto
rategycansimultaneouslymeettherequirementofoxygenbalanceandni‑
trogencontentinresultingsatisfactorydetonationperformanceofcocrystalexplosives.
Keywords：cocrystalexplosive；crystalstability；detonationenergy；intermolecularinteractions；hydrogenbonding
CLCnumber：TJ55；O641.12+1Documentcode：ADOI：10.11943/CJEM2020020
（责编：高毅）
ChineseJournalofEnergeticMaterials，Vol.28,No.9,2020（854-860）含能材料
GraphicalAbstract
III
MicrostructureofHMXcrystallitesstudiedbyinsitu
variable⁃temperaturesmall⁃angleX⁃rayscattering
SHIJing,LIUJia‑hui,BAILiang‑fei,YANGuan‑yun,
DUANXiao‑hui,TIANQiang
ThemicrostructureofHMX(Octogen)crystalparticleswith
averagesizesof5μmand20μmwasstudiedbyinsitu
variable‑temperaturesmall‑angleX‑rayscattering(SAXS)
andwide‑angleX‑rayscattering(WAXS).
ChineseJournalofEnergeticMaterials（HannengCailiao）,
2020,28（9）:848-853
TheoreticalStudyonImprovementStrategyofCrystalSta⁃
bilityandDetonationEnergyofCocrystalExplosive
LIChong‑yang,HUANGYong‑li,SUNChang‑qing,ZHANGLei
Theeffectofhydrogenbondinginregulatingcrystalstability
anddetonationenergyfor16reportedcocrystalexplosive
crystals.
ChineseJournalofEnergeticMaterials（HannengCailiao）,
2020,28（9）:854-860
TNT/NNAPCocrystalFormationMechanismviaGrinding
Process
TheformationofTNT/NNAPcocrystalviagrindingprocess
YIZhen‑xin,ZHANGYu,WANGTian‑ping,ZHANGLin,
ZHUShun‑guan
XRDilluminatedthelatticeplane
changeswhileFTIRshowedtheinterandextra‑molecular
ultsindicatedthephasechangeof
TNT/NNAPcocrystalduringtheprocess.
ChineseJournalofEnergeticMaterials（HannengCailiao）,
2020,28（9）:861-864
CHINESEJOURNALOFENERGETICMATERIALS含能材料2020年第28卷第9期（I-VI）