研究领域
聚焦国家重大需求与特种能源材料前沿
含能分子设计与高能量密度化合物
立足高氮多芳环骨架的理性分子构筑，探索能量释放密度与化学稳定性的本征平衡规律。
含能材料的能量主要来源于分子骨架高氮正生成焓以及爆炸分解时释放的巨大能量。传统单质炸药往往面临高能量密度与高感度（易意外爆炸）相矛盾的固有难题。
本研究方向针对高氮多唑类、稠环类高能化合物，通过密度泛函理论（DFT）计算预测与有机合成相结合的手段，精确设计多硝基与含氮稠环母体，突破传统发色基团与高能官能团的排布局限。
团队通过快速置换结晶水、脱水协同组装等全新化学合成路径，成功构筑了一系列不含结晶水的高密度、高热分解温度的单质高能材料体系，为新一代特种能源分子的绿色高效创制提供了理论支撑与合成途径。
类石墨层状堆积与钝感高能材料
从晶体堆积微观拓扑出发，构筑具有面内强氢键、层间强π-π相互作用的超平二维层状晶体结构，大幅降低外界机械刺激敏感度。
钝感炸药是保障现代国防装备装药全寿命周期本质安全的核心基石。常规单质炸药在受到撞击或摩擦时，晶格易发生局部滑移与应力集中，进而诱发局部“热点”导致意外起爆。
借鉴石墨与二硫化钼的天然滑移减震特性，团队开创性地提出“超平二维层状稠环骨架”设计理念。在分子内部构建密集的平面共轭网络与层内网状氢键，在分子层间形成均一稳固的芳香环π-π堆叠。
这种晶体堆积模式赋予材料优异的层间滑移耗能机制，能有效在外界冲击波或机械剪切下分散热应力，从而在维持高能量密度的前提下，实现了机械感度的显著降低，相关成果发表于美国化学会志（JACS）。
绿色起爆药与钙钛矿型起始材料
攻关传统起爆药重金属铅毒性难题，开发全有机/环境友好型钙钛矿骨架绿色起爆药（如 DPPE-1），实现绿色安全起爆。
起爆药作为武器系统与民爆器材能量链条的初始能量驱动元件，百年来严重依赖叠氮化铅（LA）和斯蒂芬酸铅（LTNR）等重金属铅化合物。生产、储存及击发过程释放的有毒铅蒸汽与粉尘对生态环境和操作人员健康造成不可逆危害。
团队立足特种能源材料绿色化发展战略，针对无重金属起爆药往往感度过钝或爆轰威力不足的技术瓶颈，创新性地将钙钛矿（Perovskite）晶体拓扑引入含能材料结构设计中。
团队作为第一单位在《Nature Communications》上报道了一种新型绿色起爆药分子 DPPE-1。该材料兼具优异的起爆威力和环境友好特征，热分解特征良好且起爆极限药量表现优异，展示出替代传统有毒重金属起爆药的广阔工业应用前景。
先进安全防护技术装备
聚焦特种能源材料制备、存储与转运全链条风险防控，研发抗爆泄爆结构、智能安全监测与抗冲击防护装备。
依托中北大学环境与安全工程学院在安全科学与工程、特种能源工程领域的雄厚积淀，团队将化学合成层面的本征安全与工程装备层面的物理安全紧密结合。
重点围绕特种高能介质在复杂热力学耦合作用下的热失控机理、受限空间爆炸冲击波传播与多相抑爆机理开展实验与数值仿真研究。
团队积极将科研成果向装备化与工程化转化，研发了涵盖特种防爆隔离单元、智能危险态势预警装置在内的多套安全防护装备，荣获中国安全生产协会科技进步一等奖等权威科技奖励，并在多家工业防爆与安全生产单位获得示范应用。