晶间热点：关于压缩与剪切功影响的分子动力学研究
材料科学
2023-02-22 v1 化学物理
摘要
在热点形成过程中有众多晶体与微观结构层面的机制在起作用，已知这些热点主导着高能炸药的起爆行为。其中多数机制，包括孔隙塌缩、界面摩擦和剪切带化，都涉及材料内部的压缩与剪切功，且迄今难以分离。我们利用准一维分子动力学模拟评估了受冲击晶体-晶体界面处形成的热点，该模拟隔离了压缩与剪切各自的影响。考虑了两种表现出明显不同分子构象柔性与晶体堆积各向异性的高能炸药材料（TATB 和 PETN）。通过晶体取向以及分别调节压缩功和剪切功的两个速度分量的参数化变化，评估了热点中的温度与分子内应变能局域化。所得热点被发现高度局域于晶体-晶体界面 5-20 nm 范围内的区域。对于所考虑两种材料的所有晶体取向，压缩功在局域化温度和分子内应变能方面起着相当大的更大作用。相对于无剪切情形，剪切仅在约 10 GPa 的较弱压缩冲击压力下才引起能量局域化的适度增加。这些结果有助于隔离并排序热点生成机制的相对重要性，并有望指导多晶高能炸药材料粗粒化模型中对晶体-晶体界面的处理。
引用
@article{arxiv.2302.10728,
title = {Intergranular Hotspots: A Molecular Dynamics Study on the Influence of Compressive and Shear Work},
author = {Brenden W. Hamilton and Matthew P. Kroonblawd and Jalen Macatangay and H. Keo Springer and Alejandro Strachan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.10728},
year = {2023}
}