提高TKX-50高能材料的热传导性能：石墨烯取向与分子相互作用的作用

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Enhancing thermal transport in TKX-50 energetic materials: the role of graphene orientation and molecular interactions

纯TKX-50晶体热导率约为0.5 W/(m·K)，与常规炸药相当。通过非平衡分子动力学模拟发现，石墨烯填料与TKX-50 N-氧化物基团的方向角显著影响复合材料热导率，当石墨烯层垂直于N-氧化物基团和热流方向时热导率最高，该结论得到声子谱分析和热传导模型验证。

　　

TKX-50是一种具有良好热稳定性、性能和抗敏感性的有前景的能源材料。作为其最重要的热物理性质之一，TKX-50的热导率对其热稳定性起着关键作用。然而，测量爆炸物的热导率（κ）可能极其困难且危险。在这项研究中，我们采用了非平衡分子动力学（NEMD）模拟来研究TKX-50晶体及其含有各种导热填料（TCFs）的复合系统的热传递特性。我们的模拟结果显示，纯TKX-50的热导率约为0.5 W/(m·K)，与传统的高爆炸药相当。重要的是，对于含有TCFs的复合系统，我们观察到热导率与石墨烯之间的相互作用会随着TKX-50的氮氧化物（N-oxide）基团与插入的石墨烯层之间的取向角度的不同而显著变化，这可能会显著影响复合系统的热导率。值得注意的是，当石墨烯层垂直于氮氧化物基团和热流方向排列时，我们观测到了异常高的热导率。这些发现得到了声子谱分析的支持，并通过串并联热传导框架进行了建模。我们的研究为基于TKX-50系统的热传输机制提供了基本的理解，并为设计高效导热填料（TCFs）以改善能源材料的热管理提供了新的见解。