固体燃料 | 利用创新吸湿模型探索高能氧化剂二硝酰胺铵(ADN)在不同温度和湿度下的吸湿行为

学术   2024-12-06 17:04   北京  

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原文信息

中文摘要

二硝酰胺铵(ADN)是一种新型的绿色能源氧化剂,具有优良的能量密度和低污染燃烧特性。但吸湿性强,对其实际应用有很大影响。为了辅助二硝酰胺铵材料防潮改性研究,提出了一种创新的吸湿建模方法,用于评估二硝酰胺铵在不同温度和湿度下的吸湿性。通过研究分子动力学过程中水分子的扩散系数,可以直观地了解二硝酰胺铵的吸湿过程。此外,通过分析二硝酰胺铵与水分子之间的非共价相互作用,可以定性和定量地评估二硝酰胺铵的吸湿性。能量分析表明,静电力在二硝酰胺铵吸附水的过程中起主导作用,而范德华力则阻碍该过程。总体上,模拟结果表明二硝酰胺铵呈现以下吸湿规律:根据三次模拟结果,在温度范围为273   K至373 K以及相对湿度(RH)为10%至100%的条件下,二硝酰胺铵的吸湿性通常随着温度和湿度的升高而呈现增加趋势。根据文献中通过实验获得的二硝酰胺铵非吸湿点(298   K,相对湿度52%),当相对吸湿性的模拟结果小于或等于17%时,可以描绘出二硝酰胺铵的非吸湿温湿度范围。本研究可为筛选二硝酰胺铵的抗吸湿改性材料提供有效的策略。    

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原文链接

https://doi.org/10.1016/j.dt.2024.06.003

主要结论

综上所述,本文创新性地提出了一种建模方法,以模拟特定形态的二硝酰胺铵在不同温度和相对湿度条件下的吸湿行为。通过进行分子动力学模拟来研究二硝酰胺铵簇与H2O分子之间的相互作用,可以定性评估二硝酰胺铵的吸湿特性。
分析每个模型的非共价相互作用后发现,在二硝酰胺铵的吸湿过程中,范德华力阻碍了H2O分子的吸附,而静电力促进了这一过程。静电力在吸湿过程中起主导作用,这是二硝酰胺铵具有吸湿性的主要原因。此外,还总结了二硝酰胺铵在不同温度和湿度下的吸湿行为。根据三次模拟结果,在273K-373K、相对湿度10%-100%范围内,二硝酰胺铵的吸湿性随温度和湿度的升高而普遍增加。参考实验文献中获得的二硝酰胺铵非吸湿点(298   K,相对湿度52%),建议当模拟结果表明相对吸湿性为17%或更低时,可以确定二硝酰胺铵表现出非吸湿行为的特定温度和湿度范围。本研究提出的吸湿性评评估新方法简单、高效、准确。可在广泛的温度和湿度环境中,对二硝酰胺铵(或改性二硝酰胺铵)的吸湿性进行评估。采用这种模拟方法,可以在实验前筛选出更好的改性方案。本文的研究有助于大大加快二硝酰胺铵的抗吸湿改性研究。    

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编辑:陈微,曹文丽

审核:田丽



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