本书是一部跨度40余年作者30多位的历史性群体性学术专著。全书分三篇，共26章。第一篇共8章，多为2004年之前用量子化学（QC）方法，研究炸药合成机理、水解机理、热解机理和撞击感度判别，生成热计算，振动光谱解析，含能金属配合物和发射药的结构．性能关系，以及高能体系中的分子间作用，还有力学性能的分子动力学（MD）模拟。第二篇共11章，基本上是2004年至今的研究工作总结。第9章至第l3章，概述高能量密度化合物（HEDC）的结构、性能、设计和应用，包括HEDC能量和稳定性结合的QC定量标准，有机笼状类、氮杂环类、高氮类和芳香族类的HEDC分子设计；第14章至第17章，概述高能量密度材料（HEDM）的结构、性能、设计和应用，含高能复合体系四大性能（相容性、安全性、力学性能和爆燃性）表征、HEDM、固体推进剂、推进剂/衬层配方设计，以及共晶炸药的实验和理论研究。第18章是极端条件下典型炸药分解机理从头算MD研究。第19章是国际领先水平成果报奖和思考。第三篇共7章，用QC、MM、MD和QSAR等理论方法，计算研究小分子激发态、功能染料、黏土和沸石、叠氮类分子簇化合物的结构和性能，以及卤素与卤素、卤化氢反应机理及应用，硝基芳烃的毒性和致毒机理，均为彼此独立且包括国内外合作的民用成果。
本书可供四大基础（无机、有机、分析、物理）化学、高分子物理和化学、结构化学、火炸药学、爆炸化学、理论与计算化学以及材料学、材料物理与化学、分子簇化学等专业的高校师生和科技工作者阅读和参考。

肖鹤鸣，1940年7月出生，江苏泰兴人。南京理工大学化学教授、材料学博士生导师。应用量子化学家、材料物理化学家。1963年毕业于南京大学化学系，1978～1980年吉林大学量子化学进修班结业。自1990年以来，先后出访苏联、荷兰、法国、美国、新加坡和捷克等国，在国内外作特邀报告数十次。曾任南京理工大学教材建设委员会副主任、物理化学学科负责人、材料学学术带头人。任我校分子与材料计算研究所所长；西北大学兼职教授、中国工程物理研究院化工材料研究所兼职教授；《化学物理学报》、《含能材料》等期刊编委。
系统地从事物理化学和含能材料的交叉研究，是我国量子炸药化学［含（高）能材料计算学］创始人和主要开拓者。主讲过物理化学、量子化学等大学生和研究生课程10门以上，指导硕士、博士、博士后和国内外访问学者百余人。获全国教学成果奖1项，获省部级成果奖9项。主持国家安全重大基础研究（国防973）项目子专题和国家自然科学基金等科研项目30多项。在国内外学术期刊上发表论文500多篇，出版学术专著9部。论著被广泛引用和应用，在国内外产生广泛影响。
被评为首批“江苏省优秀研究生教师”（1989年）、“江苏省优秀博士生导师”（2002年），全国优秀博士学位论文（2001年）及其提名奖（2009年、2010年）指导教师，先后四次被评为江苏省优秀博士学位论文指导教师，1993年起获国务院政府特殊津贴。
2004年1月至2018年底，作为基础和预先研究项目总负责人和第一完成人，独树一帜，开创并引领了“高能量密度材料设计方法与应用”全面系统深入研究，“总体达到国际领先水平”；把微观基础研究与宏观应用研究深度融合，构成完备科学体系；有力推进了含（高）能材料学科和国防科技“重大跨越式发展”；成为常规兵器、核武器、航天和火箭军等重要研究项目的理论指导和技术支撑，产生了重大军事、社会和经济效益。

代序一 唐敖庆为《硝基化合物的分子轨道理论》专著作序
代序二 陈凯先推荐“高能量密度材料设计方法与应用”成果申报国防科技进步特等奖
代序三 肖鹤鸣应邀为《含能材料》期刊“观点”栏目撰稿
前言
第一篇 高能化合物的合成、结构和性能
1 硝胺和硝基炸药的合成
1.1 Mannich反应机理
1.1.1 Ge和Ae值静态判据
1.1.2 亚胺盐与呋喃的动态反应机理
1.2 硝化反应机理
1.2.1 甲苯三段硝化前线轨道理论
1.2.2 芳烃亲电取代气相和液相动态研究
2 水解反应机理
2.1 硝酸酯水解反应机理
2.1.1 硝酸酯MM力场参数的确定和应用
2.1.2 硝酸甲酯水解和溶剂效应的QM+MM研究
2.1.3 硝酸甲酯与不同亲核试剂的SN2反应
2.2 硝胺水解反应机理
2.2.1 环脲硝胺HEDC的水解安定性
2.2.2 伯硝胺酸催化分解动力学
3 热解机理和撞击感度
3.1 热解反应机理
3.1.1 苯酚硝基衍生物
3.1.2 四唑衍生物及其金属盐
3.2 撞击感度理论判据
3.2.1 最小键级原理和最易跃迁原理
3.2.2 热解引发反应活化能判据
3.2.3 第一性原理带隙判据
3.2.4 撞击感度QC判据综述
3.2.5 从爆轰性能求静电感度
4 热力学性质和光谱波谱解析
4.1 生成热理论计算
4.1.1 四唑衍生物的生成热
4.1.2 多硝基立方烷的生成热
4.2 振动光谱解析：甲硝胺的谐振光谱
5 含能金属配合物/炸药的实验-理论
5.1 NTO镉配合物的合成、晶体结构和QC
5.2 TNPDU的非等温热解动力学和QC
6 力学性能MD模拟
6.1 TATB/氟聚物PBX
6.2 HMX及其为基PBX
7 发射药的结构和性能
7.1 纤维素和硝化纤维素的QC计算
7.2 单基药和双基药的MD模拟
8 高能体系中的分子间作用
8.1 气相和晶体中分子间作用
8.1.1 含-CNO2和-NH2体系
8.1.2 TATB及其吸附水体系
8.1.3 FOX-7和NTO
8.1.4 1H-ANTA
8.2 复合体中分子间作用：PBX的QC研究
8.3 分子间作用精确分割
8.3.1 渐近修正SAPT（DFT）新方法
8.3.2 环丙氮烷多聚体的分子间作用和氢键研究
第二篇 高能量密度材料设计方法与应用
9 HEDC能量和稳定性结合的QC标准
9.1 晶体密度的QC预测方法
9.1.1 八硝基立方烷的结构与性能
9.1.2 硝胺类化合物晶体密度的QC预测
9.2 爆速、爆压和比冲的QC计算方法
9.2.1 多硝基金刚烷的结构-性能关系
9.2.2 从DPO衍生物中寻求固体推进剂用HEDC
10 有机笼状类HEDC分子设计晶体结构-性能关系
10.1 多硝基六氮杂金刚烷的分子设计
10.2 CL-20四种晶体和静压力对ε-CL-20晶体的影响
10.3 双高五棱柱烷多取代衍生物
10.3.1 PNBPPs的分子设计
10.3.2 多取代基BPPs的分子设计
11 氮杂环类HEDC分子设计晶体结构-性能关系
11.1 螺环硝胺类的结构-性能研究
11.2 双环-HMX晶体结构和性能
12 高氮类HEDC分子设计
12.1 1,2,4,5-四嗪类HEDC的分子设计
12.2 钝感高能炸药设计的新理念
13 芳香族等类HEDC分子设计
13.1 甲苯类硝基衍生物的结构和性能
13.2 HNS多取代基衍生物的结构和性能
13.3 HNAB多取代基衍生物的结构和性能
14 高能复合体系四大性能理论研究
14.1 物理相容性理论判据
14.2 安全性理论判据
14.2.1 不同配比和温度的AP/HMX混合物
14.2.2 以改进新力场模拟AP/HMX混合物
14.2.3 RDX基PBX模型、结构、性能与感度的关系
14.3 力学性能MD预测
14.3.1 PBX初始模型力学性能与温度和浓度的关系
14.3.2 ε-CL-20晶体及以其为基的PBX的力学性能
14.3.3 TNAD基PBX的力学性能
14.4 爆燃性理论计算
14.4.1 HMX基四组分体系的结构与性能
14.4.2 双环-HMX基PBX的爆炸性
14.4.3 脂肪族硝酸酯爆燃性预测
15 HEDM配方设计：ε-CL-20基PBX
16 高能固体推进剂和推进剂/衬层的配方设计
16.1 高能固体推进剂性能和配方设计专家系统
16.2 高能固体推进剂/衬层的配方设计
17 高能安全共晶炸药的实验和理论：ε-CL-20/HMX共晶
18 极端条件下炸药分解机理AIMD模拟
18.1 冲击加载下三类炸药的引发分解机理
18.2 高温下3,6-二叠氮基-1,2,4,5-四嗪晶体的分解机理
18.3 高温耦合高压下HMX晶体的分解机理
19 国际领先水平成果报奖和思考
19.1 项目和原创点简介
19.2 鉴定、推荐和提名
19.3 评奖和思考存疑
第三篇 量子炸药化学拓展补遗
20 小分子激发态高精度计算
21 黏土和有机共轭体系的MM研究
22 乙烯分子在沸石中传输行为的MD模拟
23 系列功能染