南京理工大學(xué)研究了1，2，3-三唑聯(lián)1，2，4-三唑含能化合物的合成與性能研究

南京理工大學(xué)以丙二酸單乙酯為原料，經(jīng)硝化-環(huán)化-氧化-關(guān)環(huán)四步反應(yīng)，得 到 了 高 能 低 感 的5-（5-硝 基-2H-1，2，3-三 唑-4-基）-4H-1，2，4-三唑-3，4-二胺，并對其進行了硝化和成鹽反應(yīng)，進一步提高了化合物的性能。采用降溫法得到了部分化合物的單晶，并通過X-射線單晶衍射儀驗證了結(jié)構(gòu)。并利用核磁共振、元素分析和紅外光譜對所有新化合物進行了表征。通過實驗測試和理論計算描述了所有新化合物的物理性質(zhì)和爆轟性能。所有新化合物均具有較好的熱穩(wěn)定性（Tdec=185-266 ℃），熱分解溫度高于RDX（Tdec=204 ℃）。此外，化合物 肼 鹽5 和 羥 銨 鹽6 的 爆 速 分 別 為9200 m·s-1和9024 m·s-1，高 于RDX（D=8795 m·s-1）。此外，與RDX（IS=7.4 J，F(xiàn)S=120 N）相比，新化合物顯示出較低的機械靈敏度（IS=20 J，F(xiàn)S=240 N）。這些結(jié)果將有助于加速新型高能量密度材料的開發(fā)。

源自：Yao W，Xue Y，Qian L，Yang H，et al. Combination of 1，2，3-triazole and 1，2，4-triazole Frameworks for New High-energy and Low-sensitivity Compounds［J］. Energ. Mater. Front. https：//doi.org/10.1016/j.enmf.2021.05.002.

北京理工大學(xué)研究了3-氨基-5-肼基吡唑的鈍感含能鹽制備以及性能

北京理工大學(xué)利用丙二腈與水合肼進行關(guān)環(huán)反應(yīng)，再利用鹽酸對其酸化，得到3-氨基-5-肼基吡唑的二鹽酸鹽，接著與含能酸進行置換得到一系列具有高氮含能骨架的離子鹽。采用采用紅外、元素分析、DSC 和單晶XRD 等技術(shù)對目標(biāo)化合物進行表征，測試了其摩擦和撞擊感度以及爆轟性能。通過理論計算與實驗數(shù)據(jù)相結(jié)合，分析了目標(biāo)化合物的構(gòu)效關(guān)系。高的爆轟性能以及低的機械感度使得目標(biāo)化合物有用作綠色含能材料的潛力。

源自：Yang Z，Wu Y，He P，et al. Synthesis and characterization of promising insensitive energetic salts based on 3-amino-5-hydrazinopyrazole［J］. Dalton Trans，http//doi.org/ 10.1039/d1dt00527h.

美國愛達荷大學(xué)和南京理工大學(xué)聯(lián)合報道了1，3，4-噁二唑作為橋聯(lián)骨架含能化合物的合成與性能研究

美國愛達荷大學(xué)和南京理工大學(xué)以丙二腈為原料，聯(lián)合研究制備了一系列1，3，4-噁二唑橋聯(lián)呋咱。其結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁共振、紅外光譜、元素分析和X 射線單晶衍射分析證實。評估了熱穩(wěn)定性、摩擦敏感性、沖擊敏感性、爆速和爆壓。其中羥銨鹽8 具有優(yōu)異的爆轟性能（D=9101 m·s-1，P=37.9 GPa）和低感度（IS=17.4 J，F(xiàn)S=330 N），顯示出其作為高能低感炸藥的巨大潛力。通過量子計算和晶體結(jié)構(gòu)分析，考慮了1，3，4-噁二唑基團的引入對分子反應(yīng)性的影響，以及單-1，3，4-噁二唑橋和雙-1，3，4-噁二唑橋的靈敏度和熱穩(wěn)定性的差異。引入1，3，4-噁二唑的合成方法和對1，3，4-噁二唑橋聯(lián)化合物的系統(tǒng)研究為今后的能量學(xué)設(shè)計研究提供了理論依據(jù)。

源自：Ma J，Chinnam A.，Cheng G，et al. 1，3，4-Oxadiazole Bridges：A Strategy to Improve Energetics at the Molecular Level［J］. Angew. Chem. Int. Ed. 2021，60，5497-5504.

德國慕尼黑大學(xué)報道了疊氮羰基的合成與性能研究

德國慕尼黑大學(xué)以肼基化合物為原料，對其進行重氮化反應(yīng)得到一系列疊氮化合物草酰二疊氮，氨甲酰疊氮，N，N′-雙疊氮羰基肼。其中氨甲酰疊氮也可先利用草酰肼的Curtius 重排生成活性異氰酸酯再與羥基和氨基反應(yīng)得到目標(biāo)化合物。所有產(chǎn)物都是通過IR、EA、DTA、NMR 以及X 射線衍射進行表征。此外，測試了其摩擦和撞擊感度并對疊氮羰基類化合物的能量性質(zhì)利用EXPLO5 進行計算。這種在溶液中利用Curtius 重排合成和處理疊氮羰基的簡易性，有望引發(fā)該領(lǐng)域的進一步研究。

源自：Klap?tke T，Harter A，Stierstorfer J，et al. Synthesis，Characterization and Energetic Performance of Oxalyl diazide，Carbamoyl azide and N，N′-bis（azidocarbonyl）hydrazine［J］. ChemPlusChem，https：//doi.org/10.1002/cplu.202100214.

中國工程物理研究院研究了含能材料的多晶型初始熱衰變機理

中國工程物理研究院以HMX 為例，用密度泛函緊束縛分子動力學(xué)模擬探討了含能材料的多晶型依賴熱衰變機制。相對低溫的MD 模擬有助于我們區(qū)分HMX 的三種多晶型物的熱穩(wěn)定性，表明δ-HMX 的熱穩(wěn)定性不如α-和β-HMX。此外，這種熱穩(wěn)定性的差異反映在PE、反應(yīng)物、一些重要中間體和穩(wěn)定產(chǎn)物的演變過程中。內(nèi)能的差異是造成熱穩(wěn)定性差異的部分原因。這與加熱誘導(dǎo)向δ-HMX 的多晶型轉(zhuǎn)變的觀察結(jié)果一致。此外，我們發(fā)現(xiàn)開始熱衰變的步驟及其權(quán)重顯著取決于多晶型物和溫度。也就是說，導(dǎo)致開環(huán)和N─NO2裂變的CN 鍵斷裂主導(dǎo)了所有多晶型物的初始熱分解，而它們的主導(dǎo)地位隨溫度的升高而發(fā)生相反的變化。HMX 分子的中間引發(fā)分解僅發(fā)生在β-HMX 中。所有這些結(jié)果證實固體HMX 的初始步驟是多晶型依賴的。此外，分子構(gòu)象異構(gòu)體、分子周圍晶體環(huán)境以及分子間接觸和反應(yīng)的差異是對多晶型依賴性的起源。同時，它展示了含能材料的多態(tài)轉(zhuǎn)變對其性能的重要影響，值得更多關(guān)注。

源自：Liu G，Tian B，Wei S，et al. Polymorph-Dependent Initial Thermal Decay Mechanism of Energetic Materials：A Case of 1，3，5，7-Tetranitro-1，3，5，7-Tetrazocane［J］. J. Phys. Chem. C 2021，125，10057?10067.

西安近代化學(xué)研究所研究了3，4-二（3-氰基氧化呋咱基）氧化呋咱合成

西安近代化學(xué)研究所利用氟硼酸硝酰對3-氰基-4-二硝甲基氧化呋咱鉀鹽的硝化作用，發(fā)現(xiàn)了通過二硝甲基鉀鹽環(huán)化生成氧化呋咱的合成新思路，并對其反應(yīng)機理進行了分析，完成目標(biāo)分子13C 和15N 譜歸屬。在BCTFO 單晶中，發(fā)現(xiàn)晶胞中含有兩種不同構(gòu)象的BCTFO 分子，且BCTFO 分子中三個氧化呋咱環(huán)存在一定夾角；探討了BCTFO 分子間范德華作用力，分析了范德華作用對密度、感度的影響。在物化性質(zhì)和爆轟性能方面，BCTFO 的實測密度為1.76 g·cm-3，計算生成焓為806.7 kJ·mol-1，分解峰溫為235.4 ℃，預(yù)估爆速和爆壓分別為8086 m·s-1和27.3 GPa，測得撞擊感度為16 J，摩擦感度為330 N。BCTFO 結(jié)構(gòu)中盡管不含硝基，但仍表現(xiàn)出了優(yōu)異的爆轟性，可為后續(xù)聯(lián)三氧化呋咱含能衍生物的設(shè)計合成提供參考。

源自：Zhai L，Chang P，Xu Cg，et al. Synthesis，Crystal Structure and Properties of 3，4-bis（3-cyanofuroxan-4-yl）furoxan.［J］. Chinese Journal of Energetic Material，https：//doi.org/10.11943/CJEM2021048.

美國愛達荷大學(xué)研究了基于硝胺基修飾的新的三唑并噠嗪稠環(huán)高性能含能材料

美國愛達荷大學(xué)合成并表征了一系列基于新型三唑并［4，5-d］噠嗪稠環(huán)的具有良好爆轟性能、高密度和低沖擊敏感性的高能材料。其中化合物4-硝基氨基-7-硝基亞氨基-三唑并［4，5-d］噠嗪通過單晶X 射線結(jié)構(gòu)分析表征，表明一個硝基氨基的質(zhì)子轉(zhuǎn)移到噠嗪環(huán)上形成硝基亞氨基部分。其中化合物5 的靜電勢（ESP）表明硝基亞氨基具有最低的負(fù)值，而硝氨基區(qū)域具有較高的正值。NCI 圖的分析表明由新形成的硝基亞氨基產(chǎn)生的強分子內(nèi)氫鍵（HB）和π-π 相互作用，說明了硝基氨基重排形成硝基亞氨基部分會降低沖擊敏感性。并且表現(xiàn)出面對面的堆積，產(chǎn)生相對較高的1.87 g·cm-3密度和18 J 的低撞擊感度。它的肼鹽和羥銨鹽分別具有9351 m·s-1和9307 m·s-1的爆速。它們的撞擊和摩擦靈敏度（7 J、120 N 和8 J、160 N）與HMX 相似。這種硝基氨基重排的傾向為下一代高能量密度材料的設(shè)計提供了新的見解。

源自：Hu L，Staples R，Shreeve J. M.，Energetic compounds based on a new fused triazolo［4，5-d］pyridazine ring：Nitroimino lights up energetic performance［J］. Chemical Engineering Journal，https：//doi.org/10.1016/j.cej.2021.129839.

以色列特拉維夫大學(xué)研究了機器學(xué)習(xí)在平衡高能量密度化合物性能和穩(wěn)定性方面的應(yīng)用

以色列特拉維夫大學(xué)利用機器學(xué)習(xí)被用來處理153 個HEDM 的28 個特征描述符和5 個爆轟和穩(wěn)定性屬性，其中使用的所有21，648 個數(shù)據(jù)都是通過超級計算機上的高通量晶體級量子力學(xué)計算獲得的。對極限梯度提升回歸樹（XGBoost）、自適應(yīng)提升、隨機森林、多層感知器、核嶺回歸5 個模型分別采用分層抽樣和5 折交叉驗證的方法進行訓(xùn)練和評估。其中，XGBoost 模型在預(yù)測HEDMs 的爆速、爆壓、爆炸熱、分解溫度和晶格能方面產(chǎn)生了最好的評分指標(biāo)，并且XGBoost 預(yù)測與從大量文獻中收集的1，383 項實驗數(shù)據(jù)吻合得最好。進行特征重要性分析以獲得對性能穩(wěn)定性矛盾因果關(guān)系的數(shù)據(jù)驅(qū)動洞察，并提供關(guān)鍵特征的最佳范圍，以更有效地合理設(shè)計先進的HEDM。

源自：Huang X，Gozin M，Zhang L，et，al. Applying machine learning to balance performance and stability of high energy density materials［J］. iScience，https：//doi.org/10.1016/j.isci.2021.102240.