本书是一部跨度40余年作者30多位的历史性群体性学术专著。全书分三篇，共26章。第一篇共8章，多为2004年之前用量子化学(QC)方法，研究炸药合成机理、水解机理、热解机理和撞击感度判别，生成热计算，振动光谱解析，含能金属配合物和发射药的结构-性能关系，以及高能体系中的分子间作用，还有力学性能的分子动力学(MD)模拟。第二篇共11章，基本上是2004年至今的研究工作总结。第9章至第13章，概述高能量密度化合物(HEDC)的结构、性能、设计和应用，包括HEDC能量和稳定性结合的QC定量标准，有机笼状类、氮杂环类、高氮类和芳香族类的HEDC分子设计；第14章至第17章，概述高能量密度材料(HEDM)的结构、性能、设计和应用，含高能复合体系四大性能(相容性、安全性、力学性能和爆燃性)表征、HEDM、固体推进剂、推进剂/衬层配方设计，以及共晶炸药的实验和理论研究。第18章是极端条件下典型炸药分解机理从头算MD研究。第19章是国际领先水平成果报奖和思考。第三篇共7章，用QC、MM、MD和QSAR等理论方法，计算研究小分子激发态、功能染料、黏土和沸石、叠氮类分子簇化合物的结构和性能，以及卤素与卤素、卤化氢反应机理及应用，硝基芳烃的毒性和致毒机理，均为彼此独立且包括国内外合作的民用成果。
样章试读
目录
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代序一 唐敖庆为《硝基化合物的分子轨道理论》专著作序
代序二 陈凯先推荐“高能量密度材料设计方法与应用”成果申报国防科技进步特等奖
代序三 肖鹤鸣应邀为《含能材料》期刊“观点”栏目撰稿
前言
第一篇 高能化合物的合成、结构和性能
1 硝胺和硝基炸药的合成 3
1.1 Mannich反应机理 3
1.1.1 Ge和Ae值静态判据 3
1.1.2 亚胺盐与呋喃的动态反应机理 16
1.2 硝化反应机理 22
1.2.1 甲苯三段硝化前线轨道理论 22
1.2.2 芳烃亲电取代气相和液相动态研究 28
2 水解反应机理 44
2.1 硝酸酯水解反应机理 44
2.1.1 硝酸酯MM力场参数的确定和应用 44
2.1.2 硝酸甲酯水解和溶剂效应的QM+MM研究 52
2.1.3 硝酸甲酯与不同亲核试剂的SN2反应 59
2.2 硝胺水解反应机理 64
2.2.1 环脲硝胺HEDC的水解安定性 64
2.2.2 伯硝胺酸催化分解动力学 70
3 热解机理和撞击感度 77
3.1 热解反应机理 77
3.1.1 苯酚硝基衍生物 77
3.1.2 四唑衍生物及其金属盐 87
3.2 撞击感度理论判据 94
3.2.1 最小键级原理和最易跃迁原理 94
3.2.2 热解引发反应活化能判据 110
3.2.3 第一性原理带隙判据 125
3.2.4 撞击感度QC判据综述 134
3.2.5 从爆轰性能求静电感度 144
4 热力学性质和光谱波谱解析 153
4.1 生成热理论计算 153
4.1.1 四唑衍生物的生成热 153
4.1.2 多硝基立方烷的生成热 160
4.2 振动光谱解析：甲硝胺的谐振光谱 167
5 含能金属配合物/炸药的实验-理论 177
5.1 NTO镉配合物的合成、晶体结构和QC 177
5.2 TNPDU的非等温热解动力学和QC 188
6力学性能MD模拟 198
6.1 TATB/氟聚物PBX 198
6.2 HMX及其为基PBX 206
7 发射药的结构和性能 214
7.1 纤维素和硝化纤维素的QC计算 214
7.2 单基药和双基药的MD模拟 221
8 高能体系中的分子间作用 229
8.1 气相和晶体中分子间作用 229
8.1.1 含—CNO2和—NH2体系 229
8.1.2 TATB及其吸附水体系 235
8.1.3 FOX-7和NTO 249
8.1.41 H-ANTA 269
8.2 复合体中分子间作用：PBX的QC研究 277
8.3 分子间作用精确分割 284
8.3.1 渐近修正SAPT(DFT)新方法 284
8.3.2 环丙氮烷多聚体的分子间作用和氢键研究 299
第二篇 高能量密度材料设计方法与应用
9 HEDC能量和稳定性结合的QC标准 313
9.1 晶体密度的QC预测方法 313
9.1.1 八硝基立方烷的结构与性能 313
9.1.2 硝胺类化合物晶体密度的QC预测 325
9.2 爆速、爆压和比冲的QC计算方法 335
9.2.1 多硝基金刚烷的结构-性能关系 335
9.2.2 从DPO衍生物中寻求固体推进剂用HEDC 343
10 有机笼状类HEDC分子设计晶体结构-性能关系 354
10.1 多硝基六氮杂金刚烷的分子设计 354
10.2 CL-20四种晶体和静压力对ε-CL-20晶体的影响 360
10.3 双高五棱柱烷多取代衍生物 369
10.3.1 PNBPPs的分子设计 369
10.3.2 多取代基BPPs的分子设计 378
11 氮杂环类HEDC分子设计晶体结构-性能关系 387
11.1 螺环硝胺类的结构-性能研究 387
11.2 双环-HMX晶体结构和性能 399
12 高氮类HEDC分子设计 412
12.11,2,4,5-四嗪类HEDC的分子设计 412
12.2 钝感高能炸药设计的新理念 422
13 芳香族等类HEDC分子设计 433
13.1 甲苯类硝基衍生物的结构和性能 433
13.2 HNS多取代基衍生物的结构和性能 442
13.3 HNAB多取代基衍生物的结构和性能 452
14 高能复合体系四大性能理论研究 463
14.1 物理相容性理论判据 463
14.2 安全性理论判据 471
14.2.1 不同配比和温度的AP/HMX混合物 471
14.2.2 以改进新力场模拟AP/HMX混合物 477
14.2.3 RDX基PBX模型、结构、性能与感度的关系 485
14.3 力学性能MD预测 494
14.3.1 PBX初始模型力学性能与温度和浓度的关系 494
14.3.2ε-CL-20晶体及以其为基的PBX的力学性能 500
14.3.3 TNAD基PBX的力学性能 506
14.4 爆燃性理论计算 515
14.4.1 HMX基四组分体系的结构与性能 515
14.4.2 双环-HMX基PBX的爆炸性 524
14.4.3 脂肪族硝酸酯爆燃性预测 533
15 HEDM配方设计：ε-CL-20基PBX 544
16 高能固体推进剂和推进剂/衬层的配方设计 553
16.1 高能固体推进剂性能和配方设计专家系统 553
16.2 高能固体推进剂/衬层的配方设计 554
17 高能安全共晶炸药的实验和理论：ε-CL-20/HMX共晶 562
18 极端条件下炸药分解机理AIMD模拟 571
18.1 冲击加载下三类炸药的引发分解机理 571
18.2 高温下 3,6-二叠氮基-1,2,4,5-四嗪晶体的分解机理 578
18.3 高温耦合高压下HMX晶体的分解机理 588
19 国际领先水平成果报奖和思考 598
19.1 项目和原创点简介 598
19.2 鉴定、推荐和提名 599
19.3 评奖和思考存疑 603
第三篇 量子炸药化学拓展补遗
20 小分子激发态高精度计算 607
21 黏土和有机共轭体系的MM研究 620
22 乙烯分子在沸石中传输行为的MD模拟 629
23 系列功能染料结构-性能QC研究 641
24 卤素与卤素、卤素与卤化氢反应机理及应用 648
24.1 F2+Cl2→2ClF反应机理 648
24.2 Cl2+2HBr=2HCl+Br2反应机理及其应用 649
24.3 其他卤素与卤素、卤素与卤化氢的反应机理 649
25 叠氮类分子簇化合物结构-性能关系 666
26 硝基芳烃结构-毒性关系和致毒机理 675
26.1 硝基芳烃对圆腹雅罗鱼毒性的DFT研究 675
26.2 硝基芳烃对斜生栅藻毒性的QSAR研究 675
结语 690
附录 肖鹤鸣主要业绩
附录1 教学和科研任务 693
附录2 期刊学术论文目录 695
附录3 教材和专著目录 716
附录4 教研成果奖 717
附录5 荣誉称号和社会兼职 718
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