沖擊壓縮下液態(tài)硝基甲烷的拉曼光譜研究

【摘要】：關于含能材料在沖擊波作用下的微觀動力學問題的研究一直是各國學者的研究熱點,同時對于研究者來說也是一個更具挑戰(zhàn)性的研究課題。盡管人們在含能材料的穩(wěn)定性與宏觀特性等方面的研究上取得了較大進展,但對其在高溫高壓條件下的沖擊起爆過程與微觀反應機制方面的了解甚少。因此,探究含能材料在沖擊壓縮下的微觀動力學變化是必不可少的。硝基甲烷是其中分子結(jié)構(gòu)最為簡單的有機含能材料,可作為其他含硝基衍生物的研究模型,一直是開展炸藥沖擊起爆問題研究的首選體系,因此關于它在沖擊壓縮下動力學問題的研究也歷來是多數(shù)含能材料研究者所關注的焦點。本論文的實驗研究是在二級輕氣炮加載裝置的實驗平臺上完成的,結(jié)合使用高靈敏度瞬態(tài)激光拉曼光譜在線探測技術對液態(tài)硝基甲烷在單次沖擊壓縮下的拉曼光譜變化進行了實時在線觀測。常態(tài)下,硝基甲烷有三個較強的拉曼振動峰(稱之為拉曼特征峰),分別為：CN伸縮振動(917cm-1),NO2/CH3伸縮振動／彎曲振動(～1400cm-1),CH3伸縮振動(2968cm-1),實驗中通過觀測這三個拉曼特征峰的峰形隨著沖擊壓力的升高而產(chǎn)生的變化,來獲得硝基甲烷樣品在單次沖擊壓縮下的分子結(jié)構(gòu)變化信息。在本實驗研究中,我們利用拉曼光譜在線探測技術首次觀測到了硝基甲烷在12.3GPa高壓力下的沖擊拉曼光譜,這是在硝基甲烷單次沖擊拉曼光譜實驗研究領域內(nèi)的一個重大突破。實驗研究發(fā)現(xiàn),在7.9GPa～12.3GPa的壓力區(qū)問內(nèi),CN振動峰與CH3振動峰的拉曼頻移隨著壓力的升高而呈現(xiàn)單調(diào)遞增的變化趨勢,NO2/CH3重疊振動峰未出現(xiàn)明顯的頻移,振動峰的頻移量與其相應的振動模式密切相關；所有拉曼特征峰的峰寬與峰強也都隨著壓力的升高而出現(xiàn)了展寬、增強或減弱的現(xiàn)象,但此壓力下并未出現(xiàn)化學變化產(chǎn)生的跡象。這一結(jié)果表明了硝基甲烷在12.3GPa以下的沖擊壓力下沒有發(fā)生化學變化,還保持著其分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,由此解決了早期關于硝基甲烷化學變化問題存在的爭議。根據(jù)實驗結(jié)果可推斷出液態(tài)硝基甲烷的沖擊分子結(jié)構(gòu)變化是由樣品中的壓力與溫度的共同作用而決定的。 【關鍵詞】：單次沖擊 拉曼光譜 硝基甲烷 分子結(jié)構(gòu)變化
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O657.37;TQ560.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• abstract7-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景及其意義11-13
• 1.2 硝基甲烷的沖擊拉曼光譜研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 拉曼散射及拉曼光譜技術發(fā)展的簡介17-19
• 1.3.1 拉曼散射的形成17-18
• 1.3.2 拉曼光譜測量技術的發(fā)展18-19
• 1.4 存在的問題及解決思路19-20
• 1.5 本文研究內(nèi)容以及章節(jié)安排20-21
• 1.5.1 主要研究內(nèi)容20
• 1.5.2 本文章節(jié)安排20-21
• 第2章 輕氣炮動態(tài)加載的實驗原理與技術21-33
• 2.1 二級輕氣炮的工作原理21-23
• 2.2 飛片速度的測量原理23-24
• 2.3 飛片與樣靶正碰的沖擊壓縮過程24-31
• 2.3.1 飛片與基板的碰撞25-28
• 2.3.2 樣品的沖擊壓縮過程28-31
• 2.4 樣品材料的設計原則31-33
• 2.4.1 樣品的寬厚比31
• 2.4.2 樣品的追趕比31-33
• 第3章 動態(tài)加載下瞬態(tài)激光拉曼光譜技術33-42
• 3.1 激光拉曼光譜儀的介紹33-34
• 3.2 沖擊加載下拉曼在線測量系統(tǒng)34-39
• 3.2.1 在線測量系統(tǒng)的組成34-35
• 3.2.2 動態(tài)拉曼在線測量的工作原理35-36
• 3.2.3 測試系統(tǒng)與加載系統(tǒng)的同步36-39
• 3.2.4 技術改進39
• 3.3 靶架的調(diào)整與樣品循環(huán)39-42
• 3.3.1 靶架的調(diào)整39-40
• 3.3.2 液體樣品的循環(huán)40-42
• 第4章 液態(tài)硝基甲烷的拉曼光譜特性研究42-54
• 4.1 液態(tài)硝基甲烷的基本性質(zhì)42
• 4.2 實驗所需材料的相關參數(shù)42-43
• 4.3 沖擊壓縮后液態(tài)硝基甲烷的拉曼光譜分析及結(jié)果討論43-54
• 4.3.1 常態(tài)下硝基甲烷的拉曼光譜43-45
• 4.3.2 樣品的沖擊拉曼光譜45-47
• 4.3.3 實驗結(jié)果討論47-54
• 全文總結(jié)與展望54-56
• 全文總結(jié)54
• 展望54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-62
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文62

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