Molecular dynamics simulation and density functional theory insight into the cocrystal explosive of hexaazaisowurtzitane/nitroguanidine

Ding, Xiong; Gou, Ruijun; Ren, Fangfang; Liu, Fa; Zhang, Shuhai; Gao, Hongfei

doi:10.1002/qua.25027

Cited by 22 publications

(4 citation statements)

References 50 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Osjetljivost na mehaničke impulse (udar, trenje) je značajno manja u odnosu na osjetljivost CL-20 i približna vrijednostima osjetljivosti za RDX i HMX. Sprovedena je analiza intermolekularnih interakcija koja je uključivala Hiršfeldovu površinsku analizu (Hirshfeld surface analysis), određivanje nekovalentnih regiona i distribuciju elektrostatskog površinskog potencijala [61]. Kokristalna supstanca pod nazivom NEX-1 predstavlja kokristal CL-20/DNMT (1-methyl-3,5-dinitro-1,2,4-triazole) dobijen tehnikom mješanja na bazi rezonantnih akustičnih talasa.…”

Section: Slika 7 Međumolekulske Interakcije Između Susjednih Molekulunclassified

Co-crystal explosives-explosives improved characteristics

Mićin¹

2017

J. eng. process. manag.

View full text Add to dashboard Cite

Ključne riječi:eksplozivi, kokristalni eksplozivi. IzvodEksplozivne materije predstavljaju značajnu grupu jedinjenja posmatrano sa stanovišta proizvodnje, skladištenja, transporta i upotrebe. Istraživanje i razvoj sekundarnih eksploziva u prethodnom vremenskom periodu je intenzivirano sa ciljem dobijanja eksplozivnih jedinjena poboljšanih fizičkih, hemijskih i eksplozivnih karakteristika. Jedan od pravaca razvoja predstavljaju istraživanja u oblasti kokristala. U ovom radu su prikazani literaturni rezultati dosadašnjih istraživanja kokristala savremenih konvencionalnih eksploziva. Predstavljene su kokristalna jedinjenja CL-20, oktogena (HMX), TKX-50, trotila (TNT) i pojedinih eksplozivnih jedinjenja koji se upotrebljavaju u manjem obimu. Analiza rezultata ispitivanja kristalnih struktura, intermolekularnih interakcija, mehaničke osjetljivosti, termičke dekompozicije, reakcionih mehanizama stvranja produkata i eksplozivnih karakteristika ukazuju na poboljšana svojstva kokristalnih eksploziva u odnosu na komponente koje ga sačinjavaju. 1.UVODMaterijali koji posjeduju visok nivo hemijske energije unutar molekulskih struktura, koja se procesima gorenja ili eksplozije oslobađa u vidu velike količine gasova sa veoma visokim temperaturama i pritiscima predstavljaju klasu jedinjenja pod nazivom energetski materijali (eksplozivi, goriva,pirotehničke materije) [1,2]. Pojam eksploziv označava hemijsko jedinjenje ili homogenu smjesu hemijskih jedinjenja koje za veoma kratko vrijeme može da razvije veliku količinu gasova visokih temperatura [3], odnosno hemijski spojevi ili smjese koje detoniraju usled djelovanja vanjskog impulsa [4]. Eksplozivne materije mogu se okarakterisati i kao jedinjenja ili smjese koje su relativno stabilni i sposobni da pod dejstvom spoljnih uticaja vrlo brzo pređu u stabilnije stanje, pri čemu se oslobađa velika količina toplote i gasova sabijenih pod visokim pritiskom, a koji su u stanju da u procesu eksplozije, u vrlo kratkom vremenu ostvare razorne efekte nad okolinom [5]. U skladu sa zahtijevima, istraživanje i razvoj savremenih energetskih materijala, ima za cilj dobijanje materija željenih karakteristika u zavisnosti od njihove primjene. Veomo široko područje upotrebe sekundarnih eksploziva u privredne, vojne i industrijske svrhe svrstava ih u jedinjenja od naročitog značaja. Imajući u vidu proces proizvodnje, skladištenja, transporta, manipulacije i primjene, značajne karakteristike sekundarnih eksploziva podrazumjevaju termičku, hemijsku i mehaničku stabilnost, gustinu, bilans kiseonika, specifičnu toplotu i temperaturu eksplozije (sagorjevanja), specifičnu gasnu zapreminu, specifični pritisak, specifični i totalni impuls, brzinu sagorjevanja i detonacije [3]. Istraživanja u pravcu razvoja sekundarnih eksploziva poboljšanih karakteristika su vršena sa ciljem smanjenja osjetljivosti i istovremeno zadržavanjem ili povećanjem eksplozivnih karakteristika u odnosu na konvencionalne eksplozive kao i sa aspekta zaštite životne sredine [6,7,8,9,10]. U savremene konvencionalne sekundarne eksplozive,...

show abstract

Section: Slika 7 Međumolekulske Interakcije Između Susjednih Molekulunclassified

Co-crystal explosives-explosives improved characteristics

Mićin¹

2017

J. eng. process. manag.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In recent years, CL-20-based cocrystals have been researched as a promising strategy to solve the high-sensitivity problem − through the method of experiments − and simulations. − Due to the excellent properties of HMX and its wide application in propellants, , the CL-20/HMX cocrystal has attracted the attention of researchers. Bolton et al reported the cocrystal of CL-20 and HMX, exhibiting a plate habit, and noted that there are CH···O type of hydrogen bonds between CL-20 and HMX molecules .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Study on the Cocrystallization Mechanism of CL-20/HMX in a Propellant Aging Process through Theoretical Calculations and Experiments

Zhao

Zhang

et al. 2022

ACS Omega

View full text Add to dashboard Cite

Energetic materials undergo physical and chemical aging due to environmental effects, resulting in the degradation of safety and detonation performances. Therefore, studying the aging performance of energetic materials is of great importance for the efficient application of 2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (CL-20)-based solid propellants. In this paper, XRD and FTIR of the CL-20-based propellant and CL-20/1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocane (HMX)-based propellant samples showed CL-20/HMX cocrystal formation according to appearance of new peaks. SEM and EDS analyses showed that pores and dehumidification in the propellant occurred with the cocrystallization of CL-20 and HMX during the aging process. Furthermore, molecular dynamics simulation was used to predict the crystal transformation of the CL-20- and HMX-based propellant under a long-term storage process. The stability of ε-CL-20 was obtained by analyzing the crystal transformation rate. The binding energy, radial distribution function between CL-20 and HMX, as well as mechanical properties of the CL-20/HMX cocrystal and the mixture were calculated to reveal the stronger binding between CL-20 and HMX in the cocrystal. Meanwhile, the inducer effect of a nitrate ester during the cocrystallization process was analyzed. The theoretical calculation shows that during aging, ε-CL-20 tends to exist stably, while CL-20/HMX tends to form cocrystals because of the strong bond. The present work on the transformation and cocrystallization of CL-20 and HMX during long-term storage is beneficial for understanding the degradation mechanism of the propellant performances, facilitating safe storage and life evaluation of propellants.

show abstract

“…By now, CL-20 has been found to form cocrystals with a number of other explosives. [11][12][13][14][15][16][17] Although those excellent cocrystals were obtained, the existing preparation methods were still based on a trial-and-error method and cannot realize design or directional preparation of cocrystals completely. It is necessary to understand the competitive relationship between cocrystal and the separate crystals and the formation mechanism of the cocrystal.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%