介孔MOFs超分子高能材料自组装新策略研究
批准号:
22075024
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
庞思平
依托单位:
学科分类:
含能材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
庞思平
中文摘要
在含能材料中存在的一个巨大挑战仍是如何提高能量同时降低感度,解决这一挑战将对新型含能材料的发展具有重大的意义。本项目提出一种新策略-“皮薄馅大”超分子炸药策略:利用低密度、高孔隙率的介孔钝感含能MOFs的孔道自组装高密度包覆CL-20和HMX等传统高能分子,凭借“皮”(介孔钝感含能MOFs)的钝感和“馅”(高能分子)的高密度高能之间的协同作用,实现相应的超分子含能材料高能低感。为了证实此策略,本项目拟发展有效的高密度自组装方法,将不同的高能分子高密度引入到介孔钝感含能MOFs的孔道中,合成一系列超分子含能材料,系统探究主体介孔钝感含能MOFs和客体含能分子对超分子含能材料的性能影响,揭示它们的影响规律,建立构效关系,最终设计合成高能低感的超分子含能材料。本项目的实施对深入了解超分子含能材料—这类新型含能材料的构效关系具有重要的意义,也为解决高能低感—含能材料研究领域的这一难题提供新的思路。
英文摘要
How to enhance the energies of energetic compounds and simultaneously lower their sensitivities is still greatly challenging in the field of energetic materials. If the challenge is well addressed, it will be significant for the development of energetic materials. In the project, to achieve this purpose, we would propose an unprecedented strategy, “thin skin and thick stuffing” supermolecular-explosive strategy. In this strategy, low-density and high-porosity mesoporous insensitive metal-organic frameworks (MIMOFs) are employed to densely encapsulate traditional high-energy molecules such as CL-20 and HMX to construct supermolecular energetic materials, in which coupling the insensitivity of “skin” (MIMOFs) with the high energy of “stuffing” (traditional energetic molecules) can achieve enhancing their energies and lower their sensitivities. To demonstrate this strategy, a dense self-assembly method will firstly be developed in this project. Using this method, various high-energy molecules would be introduced into the pores of MIMOFs, constructing a series of supermolecular energetic materials. The influences of the hosts (MIMOFs) and guests (high-energy molecules) on the energetic properties of these supermolecular materials will be systematically investigated in order to reveal the correlations between structures and energetic properties. According to the obtained influence law, the energetic properties of supermolecular energetic materials will be further optimized. Based on the above investigations, it will contribute to understanding their structure-property relationship. These studies are also ongoing to provides a new insight in the solution of the above challenge.
在含能材料中存在的一个巨大挑战仍是如何提高含能化合物的能量同时降低其感度。为了解决这一挑战,本项目完成了高能客体分子合成与性能、含能MOFs合成与性能、超分子材料合成与性能影响等研究内容,发展了硝仿类、硝胺类、富氮稠环类等高能客体分子的合成方法,获得了14种新型高能客体分子(包括8种高能低感的含能材料)。其中,3,3’,5,5’-四硝基-1,1’-二硝仿-4,4’-氧化偶氮吡唑(BITE-201)的密度2.001g.cm-3, 氧平衡29.17%,分解温度150oC,综合性能全面优于第二代氧化剂ADN。4-氨基-7,8-二硝基吡唑-[5,1-d][1,2,3,5]-四嗪-2-氧(BITE-101)的密度1.957g.cm-3,分解温度295oC,撞击感度18J,综合性能全面优于第三代含能材料HMX。在此基础上,利用合成得到含能MOFs和高能客体分子,通过自组装方式,构筑了8种超分子含能材料。其中,超分子含能材料(BITE-301)的爆热高达7375kJ·kg-1,远超于第三代含能材料CL-20的爆热(6168kJ·kg-1)。性能影响机制研究发现:超分子含能材料具有丰富的氢键作用和强π-π作用导致能量提升感度降低;另外客体分子尺寸差异也显著影响了这类材料的能量和感度。本项目性能优良的含能材料目前正在固体推进剂、核武器起爆药等领域开展应用研究。本项目的研究为解决高能低感—含能材料研究领域的这一难题提供新的思路,也对深入了解超分子含能材料—这类新型含能材料的构效关系具有重要的意义。
含能材料的弱相互作用设计与调控
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批准号:22261132516
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项目类别:重点项目
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资助金额:280万元
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批准年份:2022
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负责人:庞思平
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依托单位:
多环噁二唑含能化合物的设计与合成
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:105万元
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批准年份:2022
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负责人:庞思平
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依托单位:
富氮含能化合物的密度与氧平衡提升技术
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批准号:21576026
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2015
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负责人:庞思平
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依托单位:
含四氮腙结构的高氮杂环化合物合成
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批准号:20772011
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2007
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负责人:庞思平
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依托单位:
多氮化合物的设计、合成及性能研究
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批准号:10576002
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:32.0万元
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批准年份:2005
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负责人:庞思平
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依托单位:
多氮化合物的设计与合成研究
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批准号:20442004
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:8.0万元
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批准年份:2004
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负责人:庞思平
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依托单位:
国内基金
海外基金