CL-20及其与HMX共晶的高压结构演化与分子间相互作用机制研究

来自国内的研究人员通过高压拉曼光谱技术，探究了含能材料CL-20及其与HMX形成的共晶在高压下的结构响应与分子间相互作用。研究发现，纯CL-20在2–6 GPa发生相变，而CL-20/HMX共晶因氢键网络和振动耦合作用在15 GPa下仍保持稳定，为高能材料的安全设计与性能调控提供关键依据。

　　

理解含能材料（EMs）在高压下的结构响应对其感度、性能及安全性至关重要。本研究采用高压拉曼光谱结合结构响应与分子间相互作用分析，探究了CL-20及其与HMX（环四亚甲基四硝胺）共晶的高压结构稳定性。高压拉曼结果显示，纯CL-20在2–6 GPa范围内发生初始相变，伴随拉曼波数的不连续变化。6 GPa下所得结构明显不同于常压γ相，其差异主要源于硝基相对于相邻五元环和六元环的取向变化。相比之下，CL-20/HMX共晶凭借分子层间强大的氢键网络，在高达15 GPa的压力下仍保持结构稳定。压力诱导的O?O相互作用抑制以及CL-20/HMX前沿分子轨道（Frontier Molecular Orbitals）的空间离域共同促进了其结构完整性。尤为关键的是，在3 GPa和9 GPa发生的对称性依赖的振动模式耦合促进了晶格内的外部能量转移，从而增强结构稳定性。本研究阐明了纯CL-20在高压下的结构转变与相互作用演化，同时揭示了CL-20/HMX共晶结构稳定性的光谱特征。