高分子与硝酸酯相互作用的模拟研究(3)
未来的战术导弹不仅要求固体推进剂具有高的能量，即高比冲、高密度，且要求固体推进剂在保持适当能量水平的基础上， 具有低特征信号、钝感( 低易损性)和少污染等特性[4]。面对21 世纪固体推进剂发展，“ 美国/ 一体化高效火箭推进技术计划( IH PRPT )”于1994年开始启动。该计划参考战术导弹推进剂现状, 提出了2000～ 2010 年内欲达到的目标[5]。
1.2.2国内外固体推进剂的研究
1.3研究方法
1.3.1计算机模拟方法概述
随着科技的进步和时代的发展，人们对聚合物共混材料的要求逐步提高，对更优异性能的新型高能聚合物的需求日益增大。在这种形势下，人们已经不满足于仅仅用实验的手段来提高现有聚合物的性能和研制新型高能聚合物。于是，除实验和理论外，计算模拟已成为解决材料科学中实际问题的第三种方法[8-11]。而且，与实验相比较，利用计算机计算研究化学、材料等物质结构有下列优点：①降低成本。②增加安全性。③可研究极快速的反应与变化。④得到较佳的准确度。⑤增进对问题的了解。分子计算模拟已广泛地被应用于研究如高分子聚合材料、生物材料等复杂庞大的体系，如今化学的各个领域都将计算模拟视为不可或缺的工具。而且，随着方法的改进与计算机的发展计算效果正在快速地提高。模拟是用模型系统代替一个物理系统的状态和特征进行仿真。计算机模拟是根据实际物理系统在计算机上进行的模拟实验，先根据系统的物理特征构建一个具有代表性的数学模型，然后用一定的算法对模型进行模拟计算。通过模拟结果和实验数据的对比，可以知道物理模型及算法的合理性和准确程度。另外，对于某些大自由度、低对称性、非线性问题及复杂相互作用的物理系统，计算机模拟可以获得常规的物理实验无法获得的重要的数据结果。此外，计算机模拟还可以将模型系统设置于极端或者不合理的条件下，可以看到目前实验技术无法达到的极端条件下所呈现出的许多奇异的物理现象，大大丰富和发展了理论物理的内涵。计算机模拟通常是用来研究“平衡态”问题，即模拟系统达到了热平衡、力平衡和化学平衡以及相平衡，物理性质经过充分的弛豫过程后已经达到稳定。目前的计算机模拟多数为平衡态模拟，可用于研究物质结构、热力学性能等。
目前，微观层次上的计算机模拟已经发展到了一个关键性的时刻。先进的理论计算方法与计算机结合，可以以前所未有的细节和精度在微观层面上彻底的理解物质的物理化学行为。而且，计算模拟是沟通理论与实验，微观与宏观的桥梁，计算模拟不仅能够帮助我们建立和检验理论模型，阐述趋势和规律，还能够反过来指导实验，设计新材料。此外，通过高精度的第一性原理计算，可以模拟实验上难以实现的高温高压极端条件，进一步扩展人类的认知。
当代理论化学计算研究物质的结构与性能，主要有三大类方法：第一性原理即从头计算（abinitio）方法，半经验分子轨道方法（Semiempirical MO methods），以及力场方法（force field method）。前两种属于量子化学方法，是以量子化学为基础的理论研究方法，从电子微观层次上对物质结构与性能予以本质的解释。而力场方法一般属于经典力学的范畴，不涉及电子结构，只描述分子中原子的拓扑结构，基于原子尺寸上的一种势能场（由一套势函数和力常数构成）来求得特定体系的广义结构与性质。由于量子化学方法需要求解Schrodinger（或HF）方程，所需计算资源较多，能计算的体系较小，因此本论文主要采用力场方法模拟研究高聚物粘结炸药（PBXs）的结构与性能的关系。
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