伦敦色散力校正对含能分子晶体结构和弹性力学性能的影响

基于密度泛函理论,通过调控不同色散校正方法,估算了六硝基六氮杂异伍兹烷(γ-CL-20)、三氨基三硝基苯(TATB)和环四亚甲基四硝胺(HMX)3 种含能分子晶体间的非共价键相互作用,计算了其弹性张量,并考察了色散校正相互作用对HMX弹性张量的影响.结果表明,在所有晶体中,分子间伦敦色散能均大于分子间其他相互作用力,从而主导分子的排列堆积和结构稳定性;TATB分子中的平面氢键使结构具有明显的各向异性,从而导致弹性张量也呈现明显的各向异性,γ-CL-20 和HMX结构和弹性张量的各向异性程度较低;取消色散校正会导致 HMX 弹性常数减小超过 65％,证明当含能分子中没有氢键时色散校正能对弹性张量贡献巨大;弹性常数的相对大小可以定性反映出分子感度的相对高低,含能分子晶体弹性常数的理论值和实验值基本一致,对含能材料的结构和力学性能关系的理解具有重要意义.