高压下CL-20拉曼光谱和红外光谱相变研究

苏海鹏，刘 影，周 静

(1.西安近代化学研究所，陕西 西安 710065；2.陕西科技大学 文理学院，陕西 西安 710021)

引 言

含能材料由于含有爆炸性基团，在外界刺激下可发生化学反应，短时间释放大量能量，是战斗部、火箭发动机和安全弹药等能量载体的基本组分。设计合成具有优异性能的含能材料不仅对于武器现代化至关重要，也将对航空探索、采矿作业、工程爆破等领域起到重大推动作用[1-5]。近几十年，各国不断探索合成新型含能材料以满足武器装备高性能的要求。高能炸药最显著的特点是起爆至爆轰过程中产生高达50GPa和5500K的极端条件[6-7]。该条件下，可发生多次晶型转变、相变或分解反应，不同相时高能炸药的密度、感度、爆速和爆压等性能参数有所不同。因此，研究极端条件下高能炸药的晶体结构演变行为，特别是晶型转变对其能量和安全性的影响规律是含能材料领域研究的重要内容。

CL-20是目前能量较高的第三代高能炸药之一[8-10]，具有笼型的主体结构，在常温常压下有α、β、γ和 ε四种晶型。其中，ε相晶体密度为2.04g/cm3，热稳定性最好，感度最低。CL-20在氧平衡、爆速、爆压、能量密度等方面具有优势，但因较高的感度和生产成本，使其实际应用受到很大限制[11-13]。随着加载技术金刚石对顶砧(DAC)和原位结构性质表征手段不断创新，高压在物质科学研究中发挥越来越重要的作用。Jennifer A.Ciezak[14]在27GPa下对CL-20晶体结构转变进行了光谱分析，认为晶体第一个相变发生在4GPa附近，属于ε相到γ相的结构相变。Rajitha Rajan[15]报道了具有相同笼状环结构的TEX晶体在27GPa的结构转变，提出晶体在2GPa和11GPa分别发生两个相变，完成α相到α′相和α′相到β的结构转变。……