含多氮与卤素双高立方烷基高能量密度材料的合成、理论与热稳定性研究

来自国际团队的研究人员针对固体/液体推进剂在体积受限环境中的应用需求，开发了基于双高立方烷骨架的新型硝基、四唑及卤代高能材料。通过B3LYP/6-311++G(d, p)理论计算证实，该系列化合物密度达1.52–2.26 g cm?3，生成热为?70.8–111.4 kcal mol?1，其中二溴硝基醇衍生物表现出421.3 s的ρIsp值及接近TNT的爆轰性能（20.1 GPa，6.3 km s?1），为体积受限推进系统提供了新型候选材料。

　　

科学家们成功将二环戊二烯与环戊酮通过精简步骤转化为携带含能基团的高张力双高立方烷分子。晶体X射线衍射与密度泛函理论(DFT)显示，这些"分子小钢炮"兼具1.52–2.26 g cm^?3的军用级密度和?70.8–111.4 kcal mol^?1的生成热。特别值得注意的是，二溴酯类化合物与二溴硝基醇分别创下415.8秒和421.3秒的密度比冲(ρIsp)纪录，后者爆轰性能（20.1 GPa，6.3 km s^?1）甚至逼近经典炸药TNT。热重分析(TGA)和分子轨道能隙(HOMO-LUMO)证实，这些"高能积木"在剧烈释放能量的同时，仍能保持优秀的动力学与热稳定性，有望革新现有固体推进剂粘合剂(HTPB)和液体推进剂(RP1)体系。