作者安妮·斯塔克，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 全原子模型揭示了TATB炸药在受到爆炸条件的冲击时，会形成无序材料的高反应剪切带，指向一个先前未说明的点火源
荣誉:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 两位劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家发现了一种点燃烈性炸药的新机制，这种机制解释了1，3，5-三氨基-2，4，6-三硝基苯(TATB)不寻常的爆炸特性
该研究将允许对用于准确可靠地评估材料性能和安全性的连续介质力学模型进行系统改进
高度不敏感的炸药提供了比常规炸药更高的安全性能，但是造成安全特性的物理性能还不清楚
在炸药中，TATB在安全-能源权衡方面几乎是独一无二的
炸药冲击起爆安全性和爆轰性能的工程模型依赖于物理模型，这些物理模型以热点(加速化学反应的局部高温区域)的形成和增长为中心，被认为控制这些响应
然而，基于热点概念的TATB模型至今还不能同时描述起爆和爆轰状态
这表明，对于是什么过程驱动不敏感的高能炸药引爆的基本理解中缺少物理学
为了揭示这些缺失的物理现象，研究小组使用超级计算机模拟，涉及数百万个原子，来窥视爆炸冲击波背后的物质反应
他们发现材料中复杂剪切带网络的动态形成
剪切带是高度无序材料的局部区域，当材料在极端应力下失效时产生
虽然这一反应并非完全出乎意料，但不清楚它意味着什么
该论文的作者之一，LLNL的科学家拉里·弗里德说:“剪切带在许多炸药中被预测和观察到形成，但是它们形成的化学意义并不为人所知。”
尽管有这种不确定性，科学家们认为他们在缺失的物理学上有了线索
回答关于剪切带的化学反应性的问题需要转向基于量子的分子动力学(QMD)模拟方法和高性能计算
“QMD的主要挑战是它只能应用于小系统，所以我们开发了一种多尺度建模技术，以观察代表性体积元素中剪切带和晶体区域的化学性质，”这项研究的主要作者马特·克朗布莱德解释说
通过与QMD的规模搭桥，研究小组发现剪切带中的无序物质被化学激活
这些带是在强烈冲击的TATB中形成的，反应速度比晶体快200倍，这为为什么工程模型需要经验“转换函数”来在冲击引发和爆炸情况之间转换提供了物理解释
科学家们将这一新发现的现象描述为“通过剪切带的化学激活”，这导致了反应速率的提高，而没有热点范式通常引起的局部加热
在炸药模型中捕捉这种响应将改善其物理基础，并允许系统改进，以更准确和可靠地评估性能和安全性
这项研究发表在5月22日的在线版《物理评论快报》上
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