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2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷(CL-20)是目前能量密度较高的单质炸药之一,高感度引起的较差安全性导致CL-20的应用受到限制。本论文利用分子动力学(MD)、量子化学和实验方法研究了CL-20基共晶和镕铸炸药,为今后CL-20基复合药剂的设计与研究提供参考。主要研究内容与研究成果如下:1)根据取代基的种类、位置和数量设计了一系列硝基吡唑类化合物,使用量子化学计算方法系统的研究了该类化合物与CL-20分子间作用对感度的影响。利用分子中原子(AIM)和非共价键作用(NCI)分析方法研究了复合物的分子间相互作用,计算了复合物的相互作用能。利用引发键和分子表面静电势(ESP)分析研究了复合物的感度。最后得到复合物分子间作用类型、稳定性和感度的变化规律。2)基于MD、蒙特卡罗(MC)和量子化学中的通用溶剂模型(SMD)研究了3,4-二硝基吡唑(DNP)和CL-20的共晶结构。使用MD方法研究了分子摩尔比和溶剂对DNP/CL-20共晶的影响。使用MC方法预测了DNP/CL-20共晶炸药最可能的晶体结构,利用晶体空间自由体积分析了共晶的感度。利用SMD模型研究了DNP/CL-20复合物在不同溶剂中的稳定性。结果表明,DNP与CL-20在分子摩尔比为1:1时形成共晶的可能性最大,该共晶炸药分子在308 K的甲醇和乙醇溶剂中的稳定性最好。最后计算了共晶的爆轰参数。3)在乙醇溶液中制备得到1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑(MTNP)/CL-20共晶,并基于MD方法和量子化学计算研究了该共晶在乙醇中的晶体形貌和生长机制。通过共晶-溶剂模型模拟的MTNP/CL-20晶体形貌与实验结果吻合。共晶-溶液模型模拟表明CL-20和MTNP分子比乙醇分子更容易吸附在MTNP/CL-20共晶的生长面上。协同效应分析表明在乙醇分子存在时,MTNP/CL-20复合物的稳定性得到提高。4)利用差示扫描量热法(DSC)、MD方法和量子化学计算研究了DNP/MTNP二元低共熔体系的液化温度和形成机理。根据不同质量比混合体系的DSC特征量数据建立了液化温度T与组成X的T-X相图。通过MD模拟,分析比容vs.温度的折线图判断混合体系的液化温度,得到的结果与DSC实验一致:DNP和MTNP在质量比为50:50时存在低共熔点。利用量子化学计算对DNP/MTNP复合物进行结构优化和能量计算,发现除了氢键作用外,π-π作用在组装复合物过程中不可忽视。进行5s爆发点、撞击感度、真空安定性和相容性测试,分析该低共熔物的稳定性和安全性。最后计算了该低共熔物的爆速和爆压等爆轰参数。5)通过MD模拟研究了四种载体炸药分子与高能炸药晶体表面的吸附行为,计算了它们之间的结合能,分析了晶体表面的分子排布和粗糙程度对吸附作用的影响。结果表明,不同载体炸药分子与各个晶体表面结合能的大小顺序可以近似看作:MTNP>DNP>三硝基甲苯(TNT)>2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)。环四亚甲基四硝胺(HMX)晶面比CL-20晶面上的分子排列整齐,因此HMX晶面上载体炸药分子的可接触面积相对较小,从而导致了单位面积上较小的吸附能。