服务案例

（一）内容介绍

本虚拟仿真实验分为4个模块，模块1，分子模拟；模块2，三硝基甲苯的制备；模块3，结构表征；模块4，性能测试。

模块1，分子模拟

介绍了TNT分子的爆热，爆压和爆速的计算，并模拟了使用软件计算高能化合物理论密度的过程。

（1）计算硝化反应的反应热

（2）计算高能化合物的理论密度

（3）准确计算TNT分子的生成焓

（4）爆热，爆压和爆速的计算

模块2，三硝基甲苯的制备

（1）实验前的准备

硝化实验具有一定的危险性，进入实验室要做好个人防护，穿实验服，佩戴护目镜、手套和过滤式口罩。

（2）一段硝化

（3）二段硝化

（4）三段硝化

（5）三硝基甲苯的精制

模块3，结构表征

（1）核磁氢谱测试

取少量精制后的TNT产品溶于氘代乙腈中，进行核磁共振氢谱测试，并分析结果。

（2）核磁碳谱测试

取少量精制后的TNT产品溶于氘代二甲基亚砜中，进行核磁共振碳谱测试，并分析结果。

（3）红外光谱测试

取少量精制后的TNT产品与溴化钾压片，进行红外光谱测试，并解析红外图谱。

（4）质谱测试

取少量TNT样品的甲醇溶液进行质谱测试，分析实验结果。

（5）液相色谱测试

取少量TNT样品的甲醇溶液进行高效液相色谱分析，检查样品纯度，并分析不同流动相对保留时间的影响。

模块4，性能测试

（1）撞击感度测试

把TNT试样放在中间击砧定位环中的撞击装置中, 装了试样的撞击装置正中地放在主击砧上，关上保护木箱，电子遥控启动将悬挂在适当高度的落锤释放，使样品受到撞击。观测计算其爆炸槪率或样品发生50%爆炸时的落高（一般测试10次）。

（2）摩擦感度测试

将TNT试样置于瓷板与磁柱之间，通过荷重臂上的砝码给样品施加一定的压力，然后令瓷板移动使试样受到强烈摩擦，观察试样是否爆炸.以一定试验条件下试样的爆炸概率或不同挤压压力对爆炸概率所得的摩擦感度曲线表示火炸药的摩擦感度。

（3）热重分析

取精制后的TNT样品1mg左右，置于坩埚中，放入热重分析仪中，设定温度程序后，记录并分析热谱。

（二）实验的特色和亮点

本项目选取典型的高能化合物三硝基甲苯（TNT）为研究实例，以TNT的制备与性能研究作为学生认识高能化合物的契机，有效激发学生学习的兴趣并深化本科实验教学内涵。三硝基甲苯的硝化过程通常采用危险性极大的高浓度混酸，不但强酸的腐蚀性极强，且高浓度发烟硝酸产生的氮氧化物对人们的呼吸道具有极强的腐蚀性和刺激性，更具有致癌性，对学生身心产生非常不利的影响。硝化过程在军工相关企业及研究单位，爆炸事故也时有所闻。该项目采取虚拟仿真实验的方法，以虚补实，虚实结合。并就高能化合物，从分子结构的模拟设计、性能预估、合成制备及安全性能测试等方面，给予学生以系统的、全流程的训练的同时，避免了TNT合成与特殊性质测试过程带来的高度危险及对师生人体的伤害。同时， 引导学生掌握硝化过程、燃爆特性测试等关键技术及安全防护技能，对学生今后深造及进入军工企业也有着重要的实际价值。