Novel Fluorine-containing Energetic Materials: How Potential are They? A Computational Study of Detonation Performance
Notice bibliographique
Résumé
Abstract High energy density materials (HEDMs) have emerged as a research focus due to their advantageous ultra-high detonation pressure and velocity. The key objective of this study is to design materials with the best performance. Density functional theory (DFT) was utilized to evaluate the geometric structure, energy properties, and sensitivities of 28 designed F-containing derivatives. The theoretical density (ρ) and heat of formation (HOF) were used to estimate the detonation velocity ( D ) and pressure ( P ) of the title compounds. Our study shows that the introduction of fluorine-containing substituents or fluorine-free substituents into the CHOFN backbone or the CHON backbone can significantly enhance the detonation performance of derivatives. Among them, derivative B1 exhibites the best overall performance, including superior density, detonation performance, and sensitivity ( P = 58.89 GPa, D = 8.02 km/s, ρ = 1.93 g/cm³, and characteristic height H 50 = 34.6 cm). Our molecular design strategy contributes to the development of more novel HEDMs with excellent detonation performance and stability. It also marks a significant step towards a material engineering era guided by theory-based rational design. Methods For an accurate analyze, we employed the B3LYP functional with the 6-31+G(d,p) basis set for geometry optimization and exploration of physicochemical properties of the materials. The minima with no imaginary frequencies were confirmed using harmonic vibrational frequency results at the same theory level. With the assistance of DFT calculation, the quantum properties of the materials were analyzed using the Chapman-Jouguet (C-J) thermodynamic detonation theory. Our broad analysis facilitated an extensive assessment of these properties.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».