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含能离子复盐:一种含能材料设计新思路
 最后更新:2020-05-26  作者:佚名  浏览:78次

  含能材料是经济、国防发展的基础。目前,设计开发新型含能材料,并实现其高能与钝感的统一是含能材料领域研究的难点。含能盐是一类高氮含量的离子化合物,由于具有较高的生成焓和氧平衡以及较低的感度而成为国际研究的前沿。近日,离子液体研究团队以4,4′,5,5′-四硝基-2,2′-双咪唑([TNBI]2-)二价阴离子为母体,设计了系列复盐结构的含能盐(图1)。在设计的分子结构中,分别选择一个较小结构的阳离子和一个较大结构的阳离子进行复配,这种不同尺寸的离子相互匹配,较小阳离子可以有效地插入较大阴阳离子堆积的空隙中,显著提高了含能盐的堆积密度。通过理论计算表明,设计的TNBI含能离子复盐的爆压在24.18~29.08 GPa、爆速在7966~8637 m/s之间。

 

图1. 设计的TNBI含能离子复盐结构
(图片来源: J. Mol. Struct., 2020, 1208: 127861)

 

  研究人员在理论计算的基础上,成功制备了TNBI的铵三氨基胍盐([A][TAG][TNBI]),并得到了其单晶结构。结果表明[A][TAG][TNBI]为单斜晶系,P-1空间群,密度为1.758 g/cm3,堆积结构中存在多达18种氢键结构(图2)。本研究提出的高氮含能离子复盐的设计思路,综合考虑了离子种类及离子组合,将大幅扩大含能盐的种类和数量,为含能盐的设计合成提供了更大的筛选空间。  

 

     

( a )

( b )
图2. (a) [A][TAG][TNBI]的单胞结构图
(b) [A][TAG][TNBI]的堆积结构图
(图片来源: J. Mol. Struct., 2020, 1208: 127861)

 

 

 

原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2020.127861

原文作者:
Long Liu*, Peng Sun, Yanqiang Zhang*, Fang Du and Aimin Pang*