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为满足钝感高能炸药的急切需求,共晶技术已成为含能材料改性研究的热点。CL-20与HMX是当前两种能量较突出的单质猛炸药,然而较高的机械感度限制了其广泛应用,因此提高它们的安全性具有重要意义。本文基于超分子形成规律和共晶原理,以NQ为钝感配体先后设计了CL-20/NQ与HMX/NQ的复合结构模型和共晶模型,并分别从密度泛函理论和分子动力学方法两方面对其结构、性能、分子比例及晶型进行了分析预测,为钝感高能共晶含能材料的设计提供了新的方法和思路。其主要的工作如下:(1)根据超分子形成规律设计了CL-20/NQ、HMX/NQ的全优化复合构型,并采用电子密度拓扑、约化密度梯度、电荷转移和NBO方法对其结构以及分子间作用进行了分析,结果表明CL-20/NQ与HMX/NQ两种共晶的形成会基于一系列N–H···O、C–H···O和C–H···N的氢键以及少量O···O或N···O等色散力的相互作用,并且在这几种分析方法的结果中得到了相互印证。此外通过对比能量和约化密度梯度的分析结果可知,HMX/NQ共晶的分子间作用力大于CL-20/NQ共晶,即前者在结构上更容易形成共晶。(2)通过对各复合构型引发键和分子表面静电势的对比,预测了两种共晶的感度与爆速,结果表明:CL-20/NQ共晶的感度低于CL-20,爆速大于HMX;HMX/NQ共晶的感度低于HMX,爆速远大于NQ,达到预期改性目的。(3)根据共晶原理设计了不同分子比例下的CL-20/NQ、HMX/NQ共晶模型,并研究了它们的结合能、径向函数分布和力学性能,结果表明:CL-20与NQ在5:7和1:1比例共晶结构具有较大的结合能且相互作用较大,但是在5:7时的力学性能并不理想,即在感度方面具有不确定因素;HMX与NQ在1:1时的共晶结构具有较大的结合能和相互氢键作用,且力学性能良好。(4)综合考虑了两种共晶含能材料的较优复合构型和分子比例,并对其晶体结构进行了预测,结果表明:CL-20/NQ共晶晶型是单斜晶系(P21/c),a=1.398nm,b=1.409nm,c=0.952nm,α=γ=90.00°,β=93.85°,V=1.871nm3,Z=4;HMX/NQ的共晶晶型是单斜晶系(P21),a=2.264nm,b=0.420nm,c=0.798nm,α=γ=90.00°,β=103.00°,V=0.739nm3,Z=2。