梯恩梯/萘共晶初始熱分解的反應分子動力學模擬

劉海，何遠航

（北京理工大學爆炸科學與技術國家重點實驗室，北京100081）

梯恩梯/萘共晶初始熱分解的反應分子動力學模擬

劉海，何遠航

（北京理工大學爆炸科學與技術國家重點實驗室，北京100081）

ReaxFF反應力場在沖擊起爆、爆轟等問題中的應用多圍繞常規含能材料。利用增加了長程修正項Elg的ReaxFF/lg反應力場對梯恩梯/萘（TNT/C10H8）共晶初始高溫熱分解進行模擬，并通過TNT單晶比較了C10H8對共晶整體反應特征的影響，利用指數函數及反應速率方程擬合得到共晶初級吸熱反應和次級放熱反應的活化能分別為35.7 kcal/mol和56.1 kcal/mol.初級吸熱反應的活化能與TNT單晶基本相同，而次級放熱反應的活化能則遠遠高于TNT單晶，并且同溫度條件下共晶次級反應放熱量小于TNT單晶。擬合得到的反應物的衰減速率表明，C10H8的加入將抑制共晶內TNT的分解。產物識別分析顯示初始產物為NO2、NO和HONO，并且通過NO2和TNT—NO2，NO和TNT—NO，HONO和TNT—HONO分布數量的比較論證了固相共晶和TNT單晶的初始反應路徑為雙分子反應機制。共晶熱分解最終主要產物為N2，H2O，CO2和CO.并且由于共晶內C10H8分子C—C鍵斷裂所需的能量高于C—H鍵斷裂所需的能量，C10H8分子的初始熱分解路徑為C—H鍵斷裂，并且形成的H原子將促進共晶內H2O的產率高于TNT單晶內H2O的產率。

兵器科學與技術；共晶；高溫熱分解；反應動力學；ReaxFF反應力場

0 引言

極端條件下固相含能材料的物理化學響應問題是爆轟學的核心內容之一，并且，近幾十年的實驗測試和理論分析多圍繞常規含能材料沖擊起爆和爆轟波的宏觀問題，如爆壓、爆速、爆轟波結構以及穩定性等［1］。……