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近日，化學學院陶國宏&何玲團隊與美國愛達荷大學合作，在Science子刊發表了題為“Designing high-performance hypergolic propellants based on materials genome”的原創性研究論文。該工作首次提出構建推進劑材料基因組數據庫及篩選體系，利用材料基因組方法，設計并篩選出具有高穩定性、低毒性和無燃燒殘留的自燃燒推進劑添加劑，實現了推進劑自燃燒響應速率的飛躍式提升。

陶國宏&何玲團隊Science子刊：材料基因組為設計高性能推進劑構建新平臺

火箭推進劑作為含能材料領域的重要研究對象，是航天飛行器的核心動力，其性質與火箭結構、飛行高度以及姿態調整密切相關。隨著我國航天科技實力的發展，研制兼具大推力和長續航的新型推進劑備受關注，其中以低粘度、低熔點、低蒸汽壓和高穩定性的離子型推進劑被美國空軍專家視為下一代推進劑的最佳選擇之一。但該材料存在燃燒性質不佳問題，尤其是自燃燒響應速率低，無法滿足當前火箭的動力要求。

陶國宏&何玲團隊Science子刊：材料基因組為設計高性能推進劑構建新平臺

為解決上述問題，該團隊創新性地采用材料基因組方法探尋自燃燒推進劑的核心因素。不同于對燃料分子單一結構修飾、實驗探索的傳統方法，該工作通過構建推進劑的結構數據庫明確其構效關系，采用可視化手段探尋與自燃燒性質關聯的重要指標，而后利用篩選程序對自燃燒添加劑結構進行高通量篩選和量化分析，從而明確了自燃燒推進劑添加劑的結構，并通過一系列實驗手段驗證其極大降低了推進劑點火延遲時間，體現出材料基因組策略的可行性。

該成果首次從根本上解決了火箭燃料分子設計的構效需求，可對材料分子按需設計及多角度預測，為將高性能推進劑走向實用提供重要參考。

四川大學為論文第一通訊單位，四川大學化學學院博士研究生袁聞勵為第一作者，何玲副教授和Jean’ne M. Shreeve教授為通訊作者。該研究工作也是化學學院在Science子刊發表的首篇論文。

該研究團隊長期致力于離子液體功能材料的研發，近期工作相繼發表在Nature Communications，Angewandte Chemie International Edition，Small和 Journal of Materials Chemistry A等國際主流學術期刊。

論文鏈接：

https://advances.sciencemag.org/content/6/49/eabb1899

文章來源：四川大學化學學院。

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