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第1章 爆轰性能与感度：寻求二者平衡1

1.1 难得的共存1

1.2 预测爆轰性能2

1.3 预测感度4

1.4.与感度相关的一些概念7

1.4.1 引发键7

1.4.2 分子静电势8

1.4.3 晶格里自由空间12

1.5 探索炸药感度与性能平衡13

1.5.1 分子结构N/C比值14

1.5.2 平面分子14

1.5.3 氨基取代物15

1.5.4 评论16

致谢16

参考文献16

第2章 含能材料储存的能量释放25

2.1 绪论25

2.2 常用的理论方法31

2.2.1 锥形交叉点32

2.3 含能材料受激分解反应机理33

2.3.1 硝胺类分子（DMNA、RDX、HMX、CL20）33

2.3.2 呋咱39

2.3.3 四嗪和N-氧化四嗪含能材料分子（DAATO、ACTO和DATO）42

2.3.4 PETN［C（CH2ONO2）4］44

2.3.5 咪唑：一硝基和二硝基47

2.4 未来趋势，新体系，结论50

致谢51

参考文献52

第3章 含能材料的量子化学模拟：由缺陷、形变和电子激发引发的化学反应56

3.1 引言56

3.2 方法58

3.2.1 分子计算58

3.2.2 化学动力学58

3.2.3 周期性计算59

3.2.4 嵌入簇计算60

3.3 气态分子的分解：从量子化学模拟获得机理和动力学61

3.3.1 硝酸胺类：β-HMX研究61

3.3.2 硝酸酯：PETN研究65

3.3.3 新型硝基芳香烃：BNFF衍生物研究71

3.3.4 硝基分子分解的总趋势80

3.4 电荷态和激发态：物理学新挑战80

3.4.1 激发的、带电的DADNE分子分解机理80

3.4.2 模拟电子和空穴极化子83

3.5 凝聚态含能材料的化学反应：不确定性与思考87

3.5.1 DADNE和TATB晶体中剪切应变87

3.5.2 理想和变形的DADNE与TATB早期分解的自催化90

3.5.3 再探热点概念92

3.5.4 缺陷的影响：空位、空隙和表面94

3.5.5 极性表面：表面导电性的起源97

3.6 结论和展望101

致谢101

参考文献101

第4章 分子几何的介稳定状态是增加能量储存的一种方式114

4.1 前言114

4.2 理论发展116

4.3 寻求HEDM的预测理论119

4.3.1 四面体N4120

4.3.2 五唑阴离子（N？）121

4.3.3 N？与N？和N？所形成的盐（N？ N？，N？N？）124

4.3.4 其他候选物125

4.4 未来前景127

致谢128

参考文献129

第5章 量子力学为基础的含能材料多尺度建模与模拟133

5.1 前言133

5.2 使用量子力学方法研究含能材料135

5.2.1 量子力学方法的从头算波函数135

5.2.2 半经验量子方法137

5.2.3 密度泛函理论138

5.2.4 单粒子方程自洽解的线性标度141

5.3 量子力学方法在尺度扩展的应用142

5.3.1 凝聚态含能材料量子力学计算的完全求解143

5.3.2 单组分EM的量子力学势场145

5.3.3 复合含能材料的QM力场147

5.3.4 基于量子力学的粗粒原子化模型用于介观层次模拟152

5.3.5 多分辨率方法154

5.4 其他挑战和未来发展途径156

参考文献157

第6章 高温高压下含能材料反应性173

6.1 前言173

6.2 极端条件下的化学性质模拟方法174

6.3 HMX化学性质180

6.4 TATB化学性质185

6.5 结论193

致谢193

参考文献193

第7章 肼和N2O4自燃点火关键步骤的从头算化学动力学研究199

7.1 前言199

7.2 计算方法200

7.2.1 从头算分子轨道理论计算200

7.2.2 速率常数计算202

7.3 结果与讨论203

7.3.1 N2H4和N2H3的单分子分解203

7.3.2 N2O4和ONONO2的单分子反应207

7.3.3 N2H4与NO2、NO3和N2O4异构体的反应208

7.3.4 N2H3与NO2和N2O4的反应216

7.3.5 N2H3O的单分子分解220

7.3.6 N2H2与NO2、N2O4和OH的反应225

7.3.7 热化学231

7.4 结论231

致谢234

参考文献235