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摘要
为探究不同晶型CL-20的热稳定性差异，采用接近热分析实验的600～900K低温条件，利用长时间反应分子动力学ReaxFF MD模拟研究了4种CL-20晶型(α-、β-、γ-和ε-CL-20)的热分解初始过程，从初始构象转变和热分解动力学性质两方面刻画了不同晶型CL-20热响应的动态过程。结果表明，在较为温和的热刺激条件下，构象转变主导着4种CL-20晶型的初始热响应过程；依据分子构象动态转变可知，分子构象稳定性由高到低依次为：γ>β≈α>ε。模拟发现，ε-CL-20晶型受热ε构象可转为γ或ζ-CL-20,γ-CL-20晶型受热则发生γ构象转变为ζ构象，这些构象转变现象均与Russell等实验得到的CL-20相图吻合。模拟结果表明，ε-CL-20晶型热响应过程中早期的构象转变会诱导其分解反应的快速引发；γ-CL-20晶型则相对较为稳定，其构象转变和分解引发均滞后于ε-CL-20晶型；分解反应一旦引发，γ-CL-20晶型热分解的整体反应速率会快于ε-CL-20晶型。从失重和主要化学键断裂的动力学性质来看，ε-CL-20晶型的热稳定性要高于γ-CL-20晶型，这与Nedelko的热重实验结果定性一致。所获得的对热刺激下不同晶型CL-20的动态响应微观机制的认识，表明ReaxFF MD有可能为预测含能材料晶型转变的温度相图提供一种计算方法。
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