新型氮杂稠环芳香烃单质炸药的设计与合成

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21875228
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0510.含能材料化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The development of novel single-component explosives with high energy density and excellent safety is the intensely-pursued goal in the field of energetic materials. For the research and development of CHNO-based high explosives, the difficulty that faces us today is how to solve the contradictory problem between high energy and low sensitivity. This project aims to the molecular design and synthesis of new N-heterocyclic fused aromatic single-component explosives. Through rationally designing and synthesizing thermally-stable N-heterocyclic fused aromatic frameworks with planar conjugated structure and high heats of formation, we will strive for breakthroughs in some key technologies including the construction of N-heterocyclic fused aromatic skeletons and the precise introduction of functional groups. With the aim of achieving the balance between high detonation performance and good safety of new explosive molecules, we will try to develop novel high-performance single-compound explosives with high energy and low sensitivity by regulating their energy, sensitivity and stability from both the molecular and crystal levels. In order to obtain the relationship between molecular structure, energy and safety, further studies on their energy and sensitivity properties will be emphasized. The successful implementation of this project will enrich the design theory of N-heterocyclic fused aromatic single-component explosives, the synthetic technologies as well as a better understanding of the energy-safety relationships. This study has important significance for the development of novel low-insensitivity single-component explosives.
发展高能量密度和安全性能优异的新型单质炸药是含能材料研究领域追求的目标。如何有效解决炸药分子能量与安全性的内在矛盾,是当前研发CHNO类高能低感单质炸药面临的难题。本项目拟开展新型氮杂稠环芳烃类单质炸药设计和合成研究,通过合理设计具有平面大π键结构、高生成焓和高稳定性的氮杂稠环芳香烃类单质炸药和开展合成研究,突破炸药合成中的稠环骨架搭建、基团定向引入等关键技术,从分子和晶体两个层面对炸药的能量、感度和稳定性进行统筹协调,突破传统炸药能量与安全性之间的制约关系,构建综合性能优异的新型稠环类高能低感炸药分子,开展其能量与安全性能研究,获得结构-能量-安全性之间的内在关系和影响规律。本项目的开展将丰富稠环类单质炸药的分子设计理论、合成技术及能量与安全性关系等方面的研究,对于当前高能低感单质炸药的发展具有积极的意义。

结项摘要

发展高能低感的新型单质炸药是当前含能材料领域的重要研究方向。如何有效协调能量与感度之间的匹配性关系,是本项目重点要解决的科学难题。围绕这一关键科学问题,本项目开展了基于氮杂稠环骨架的新型单质炸药设计与合成研究,综合考虑引入强分子内/分子间氢键、晶体π-π堆积等设计方法,合理设计了5类具有平面共轭结构、高生成焓和高稳定性的氮杂稠环骨架,开发了包括氧化1,2,3-三嗪在内的稠环构建策略及合成方法学,突破了稠环骨架高效引入致爆基团、稳定化基团等关键技术,合成获得了40余种新型氮杂稠环炸药分子。采用核磁、质谱、单晶X射线衍射等手段对其结构进行了表征,获得了分子物化性质与爆轰性能等数据;利用理论计算与实验结合的方法深入分析了结构与性能之间的内在关系,揭示了此类化合物能量与感度的适配性关系。其中,自主研发的ICM-103是一种极具工业应用潜力的绿色起爆药,正在开展应用推广。本项目的研究加深了对新型氮杂稠环炸药的设计、合成、能量、安全性及其构效关系的理解,为新型高性能炸药分子的创制提供了重要的理论依据和技术支撑,具有重要的科学意义。在本项目的支持下,研究成果在国内外发表研究论文 19 篇,其中14篇为中科院一区论文,申请中国发明专利3项,申请美国专利1项。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synthesis and Properties of 3,6-Dinitropyrazolo[4,3-c]-pyrazole (DNPP) Derivatives
3,6-二硝基吡唑并[4,3-c]-吡唑(DNPP)衍生物的合成及性能
  • DOI:
    10.1002/prep.201900205
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Propellants, Explosives, Pyrotechnics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Wenquan;Xia Honglei;Yu Rujing;Zhang Jiaheng;Wang Kangcai;Zhang Qinghua
  • 通讯作者:
    Zhang Qinghua
A heat-resistant and insensitive energetic material based on the pyrazolo-triazine framework
一种基于吡唑并三嗪骨架的耐热且不敏感的含能材料
  • DOI:
    10.1016/j.enmf.2021.10.002
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Energetic Materials Frontiers
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yu-teng Cao;Zi-wu Cai;Jun-hao Shi;Qinghua Zhang;Yingle Liu;Wenquan Zhang
  • 通讯作者:
    Wenquan Zhang
Combination of gem-dinitromethyl functionality and a 5-amino-1,3,4-oxadiazole framework for zwitterionic energetic materials
用于两性离子含能材料的偕二硝基甲基官能团和 5-氨基-1,3,4-恶二唑框架的组合
  • DOI:
    10.1039/c9cc08182h
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemical communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Liu Tianlin;Liao Sicheng;Song Siwei;Wang Kangcai;Jin Yunhe;Zhang Qinghua
  • 通讯作者:
    Zhang Qinghua
Hunting for advanced high-energy-density materials with well-balanced energy and safety through an energetic host-guest inclusion strategy
通过充满活力的主客融合策略,寻找能量与安全性均衡的先进高能量密度材料
  • DOI:
    10.1039/c9ta04677a
  • 发表时间:
    2019-09-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Wang, Yi;Song, Siwei;Zhang, Qinghua
  • 通讯作者:
    Zhang, Qinghua
From the sensitive primary explosive ICM-103 to insensitive heat-resistant energetic materials through a local azide-to-amino structural modification strategy
通过局部叠氮化物到氨基结构修饰策略,从敏感起爆药ICM-103到不敏感耐热含能材料
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2021.132172
  • 发表时间:
    2021-09-08
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Deng, Mucong;Chen, Fang;Zhang, Qinghua
  • 通讯作者:
    Zhang, Qinghua

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其他文献

跌坎消力池体型优化数值模拟
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    南水北调与水利科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李树宁;张文静;张庆华
  • 通讯作者:
    张庆华
Hydrophobic 1-allyl-3-alkylimidazolium dicyanamide ionic liquids with low densities
低密度疏水性1-烯丙基-3-烷基咪唑鎓二氰胺离子液体
  • DOI:
    10.1039/c4gc00526k
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Green Chemistry
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    邓友全
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  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张庆华;孙银磊;汤连生;王玉玺;刘伟
  • 通讯作者:
    刘伟
全氟烷基磺酰亚胺配合物在均相与非均相催化反应中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高校化学工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐永强;何逸波;张庆华;陈丰秋
  • 通讯作者:
    陈丰秋
转鼓式生物反应器中液相体系的流动性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    过程工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    温树梅;张庆华;吴霞;丛威
  • 通讯作者:
    丛威

其他文献

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张庆华的其他基金

机器学习指导的高能低感炸药分子设计与定向合成
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
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    60 万元
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    面上项目
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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