南京理工大學研究了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.

美國愛達荷大學和南京理工大學聯(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

美國愛達荷大學和南京理工大學以丙二腈為原料，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.

德國慕尼黑大學報道了疊氮羰基的合成與性能研究

德國慕尼黑大學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，導致開環(huán)和N─NO2裂變的CN 鍵斷裂主導了所有多晶型物的初始熱分解，而它們的主導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研究了機器學習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利用機器學習被用來處理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練和評估。其中，XGBoost 模型在預測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，并且XGBoost 預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.