中空层状结构以及夹心结构的TATB@C18和TNT@C18复合材料的结构、结合机制及其性质：基于密度泛函理论（DFT）的研究

《Canadian Journal of Chemistry》：The structure, binding mechanism, and properties of hollow layered and sandwiched TATB@C 18 and TNT@C 18 composites: a DFT study

通过C18碳环与TATB、TNT的复合设计，构建了不同配比和结构的先进 energetic复合材料，其分子结合机制和性能表明碳环显著提升材料安全性（冲击感度降低，能隙缩小30%），并可通过比例调节优化安全特性，同时C18展现出爆炸物痕量检测的潜在传感功能。

　　

陈伟|吴琼|郑志豪|童海成|杭祖生|朱伟华

材料科学与工程学院，江苏省先进结构材料与应用技术重点实验室，南京工业大学，南京117813，中国南京211167

在本研究中，为了开发具有更好安全性能的新型先进能量复合材料，我们设计并制备了多种不同比例和组成的复合材料，包括TATB@C₁₈、TNT@C₁₈、2TATB@C₁₈、2TNT@C₁₈、TATB@2C₁₈和TNT@2C₁₈。这些复合材料由一种全碳化合物环[18]碳（C₁₈）以及两种著名且广泛使用的能量化合物1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯（TATB）和2,4,6-三硝基甲苯（TNT）构成。随后，从理论上对这些复合材料的分子结构、电子结构、结合机制及其性能进行了研究。研究结果表明，TATB和TNT均能通过C…O、C…N和C…C键与C₁₈形成稳定的层状或夹心结构，其中前者的结合强度明显优于后者。与TATB和TNT相比，这些复合材料的安全性能显著提升：一方面，它们的冲击敏感性低于TATB或TNT；另一方面，C₁₈的加入可使TATB和TNT的能隙降低约30%。通过调整TATB、TNT或C₁₈的比例，可以灵活调节复合材料的安性能。此外，纯TATB或TNT与复合材料在紫外-可见光谱上的显著差异表明，C₁₈具有作为新型爆炸物痕量检测传感器的巨大潜力。