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纳米微晶的突出特征就是晶界原子的比例很大,有时与晶体内的原子数相等。纳米微晶由晶态纳米颗粒组成,每个小晶粒的原子排列相同,具有长程有序结构,而晶粒间的界面则是无序态结构,并且具有巨大的颗粒间界面。正是由于纳米微晶晶粒间存在着大部分的晶粒界面,则纳米微晶晶粒表界面结构中存在的大量缺陷和大量的不饱和断键是纳米微晶的重要结构因素,它们决定了纳米材料的性能。晶体生长动力学规律决定生长机制,而生长机制又决定生长过程中界面的微观结构,因而生长动力学规律是与界面结构密切相关的。所以,我们基于传统晶体生长理论,结合纳米微晶的特殊性,分析了纳米微晶长大团聚的动力学、热力学及表面化学机理,并结合分子动力学模拟方法为纳米炸药晶体的制备提供理论支撑和指导,最后通过实验验证纳米微晶长大团聚机理和计算机模拟的可靠性和可行性。 从研究传统结晶理论入手,结合纳米微晶结构的特殊性,提出了纳米微晶长大团聚的动力学、热力学和表面化学机理,给出了纳米微晶结晶生长的动力学模型,从而得出了纳米微晶的生长不仅与温度、前躯体浓度、温度和黏度等有关系,而且还与晶体的表面能有关系。对于在反应体系中加入添加剂(表面活性剂),不仅能抑制晶体的生长,而且还能改变晶体的形状。 采用分子动力学模拟方法,模拟了三种炸药晶体的晶体形状,分析了影响晶体形状的主导晶面和结晶习性,模拟了不同炸药溶剂分子和各种添加剂在炸药晶体主导晶面上的吸附模型,并结合所选制备纳米炸药复合物的方法原理,构建了SiO2和RF凝胶的三维网络结构分子,预测了炸药分子和溶剂分子在它们上面的吸附模型。为制备纳米炸药晶体选择合适的溶剂和添加剂,提供了理论指导。 选用溶胶-凝胶法制备了纳米RDX/SiO2复合物和纳米RDX/RF复合物,并进行了扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和XRD表征和表面化学参数的测量和计算,分析了不同工艺条件对纳米炸药及其复合物晶体生长的影响,验证了纳米微晶长大团聚机理和计算机模拟的可靠性和可行性。 选用喷射细化法制备了纳米HNS,通过制备原理给出了纳米HNS结晶的动力学模型,并对纳米HNS进行了模拟、表征、影响因素分析和微热量热分析,进一步得出了纳米HNS微晶的结晶和长大过程均是放热过程,其结晶长大动力学过程不服从BCF模型理论。 最后,基于ε型HNIW的高感度、加工性能差、不能直接使用的特殊性,通过分子动力学模拟和黏附功分析验证,为ε型HNIW选择合适的添加剂,结果表明:从理论计算的结合能和黏附功来看,F2314相对于EVA、EPDM来说不但能包覆于ε型HNIW晶体上,而且还改变了晶体的形状,从而为ε型HNIW的细化和包覆提供理论指导。