硝基甲烷及其分解产物的从头算分子动力学研究
硝基甲烷及其分解产物的从头算分子动力学研究【摘要】:含能材料作为实现武器发射、推进和毁伤功效的重要能量载体,对国防事业的发展起到至关重要的作用,同时也被广泛应用于煤炭开采、爆破拆除
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TQ560.1
【目录】:
- 摘要3-7
- abstract7-13
- 目录13-16
- 1 绪论16-28
- 1.1 研究目的和意义16-17
- 1.2 国内外研究现状17-24
- 1.2.1 硝基甲烷的结构及性质研究17-20
- 1.2.2 硝基甲烷热分解反应研究20-24
- 1.3 本文的研究目的和研究内容24
- 参考文献24-28
- 2 理论基础28-52
- 2.1 密度泛函理论28-39
- 2.1.1 从头算方法简介28-32
- 2.1.1.1 绝热近似29-30
- 2.1.1.2 哈特利-福克近似30-32
- 2.1.2 密度泛函理论基础32-36
- 2.1.2.1 Hohenberg-Kohn 定理33-34
- 2.1.2.2 Kohn-Sham 方程34-35
- 2.1.2.3 交换关联泛函35-36
- 2.1.3 周期性晶胞和赝势36-39
- 2.1.3.1 周期性晶胞36-37
- 2.1.3.2 赝势37-39
- 2.2 分子动力学39-47
- 2.2.1 经典分子动力学39-41
- 2.2.2 第一性原理分子动力学41-44
- 2.2.2.1 Born-Oppenheimer 分子动力学42
- 2.2.2.2 Car-Parrinello 分子动力学42-44
- 2.2.2.3 CPMD 软件包简介44
- 2.2.3 系综与控温方法44-47
- 2.2.3.1 系综44-45
- 2.2.3.2 控温方法45-47
- 2.3 寻找反应产物计算方法47-50
- 2.3.1 寻找反应产物程序的实现策略48-50
- 参考文献50-52
- 3 固态硝基甲烷在不同加温速率和目标温度下热分解的从头算分子动力学研究52-74
- 3.1 引言52-54
- 3.2 计算方法54
- 3.3 结果和讨论54-72
- 3.3.1 分解温度、压力和势能的变化54-61
- 3.3.1.1 分解温度54-56
- 3.3.1.2 压力和势能曲线56-61
- 3.3.2 初始反应和布居数分析61-72
- 3.3.2.1 第一个化学键的断裂方式61-62
- 3.3.2.2 初始分解反应62-68
- 3.3.2.3 布居数变化68-72
- 3.4 本章小结72
- 参考文献72-74
- 4 固态硝基甲烷在不同压缩情况下的从头算分子动力学研究74-106
- 4.1 引言74-75
- 4.2 计算方法75-76
- 4.3 结果与讨论76-102
- 4.3.1 模型选取的合理性验证76-82
- 4.3.1.1 晶格常数与体积压缩系数76-80
- 4.3.1.2 体弹模量及其一阶导数的计算80-82
- 4.3.2 分子结构随压缩系数的变化82-91
- 4.3.2.1 分子内的键长、键角和键极82-85
- 4.3.2.2 分子内甲基的转动85-88
- 4.3.2.3 分子内与分子间的氢键88-91
- 4.3.3 不同压缩状况和温度下的分解反应过程91-102
- 4.3.3.1 第一个化学键断裂情况91-92
- 4.3.3.2 势能曲线92-94
- 4.3.3.3 初始反应机制94-99
- 4.3.3.4 部分反应物及产物布居数变化99-102
- 4.4 本章小结102-103
- 参考文献103-106
- 5 硝基甲烷分解产物—单原子链 C3N2力学性质的从头算分子动力学研究106-118
- 5.1 引言106-107
- 5.2 计算方法107-110
- 5.2.1 一维单原子链晶胞定义107-109
- 5.2.2 单壁碳纳米管力学拉伸测试109-110
- 5.3 结果与讨论110-116
- 5.3.1 一维单原子链的杨氏模量110-112
- 5.3.2 一维单原子链的极限应力和应变112-113
- 5.3.3 最弱键对于单原子链力学性质的影响113-115
- 5.3.4 温度对于单原子链力学性质的影响115-116
- 5.4 本章小结116
- 参考文献116-118
- 6 全文总结118-120
- 攻读博士学位期间科研论文及获奖成果120-124
- 致谢124-125
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