Page 4 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 第 11 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 46, No. 11
2026 年 11 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Nov., 2026

DOI：10.11883/bzycj-2026-0132

氟化铅高压声速研究：高阻抗标准窗口的发现 *

黄海军，李梓宁，刘 勋，高 畅，张 清，李泽辉，孙晨辉，覃 天，周佳琦

（武汉理工大学物理与力学学院，湖北 武汉 430070）

摘要： 为了给动高压声速精准测量寻求理想的高阻抗窗口材料，在 64～198 GPa 压力范围内，结合动高压实验和
量子分子动力学模拟，系统研究了氟化铅（PbF 2 ）单晶的 Hugoniot 状态方程、声速，理论模拟结果与实验测试数据高度
吻合。研究发现，PbF 2 在冲击压力约为 89.6 GPa 时转变为液态金属，该金属化特征可实现冲击波阵面对激光信号的有
效反射，依托高精度激光测速装置，可精准捕获冲击波传播速度和稀疏波追赶冲击波的时间特征参数，为极端高压下
各类材料的精准声速测试提供了关键技术支撑。高压下 PbF 2 兼具高阻抗、高压相结构稳定性、压力诱导金属化等多
重优异特性，满足高阻抗标准窗口的核心要求。
关键词： PbF 2 ；Hugoniot 状态方程；高阻抗；窗口材料；声速；相变
中图分类号： O347; O521.2 国标学科代码： 13015; 14040 文献标志码： A

Study on high-pressure sound velocity of PbF : discovery of
2
a high-impedance standard window material

HUANG Haijun, LI Zining, LIU Xun, GAO Chang, ZHANG Qing,
LI Zehui, SUN Chenhui, QIN Tian, ZHOU Jiaqi
（School of Physics and Mechanics, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, Hubei, China）

Abstract: Accurate sound velocity measurement under high pressure requires high-impedance window materials. However,
no ideal candidates have been reported to date. In this study, the Hugoniot data and sound velocity of single-crystal lead
fluoride (PbF ) in the pressure range from 64 GPa to 198 GPa were investigated by applying shock compression techniques and
2
quantum molecular dynamics simulations. The theoretical simulation results of Hugoniot data and sound velocities are in
excellent agreement with the experimental data. Along the Hugoniot curve, the sound velocities of liquid FbF increase linear
2
with particle velocity. The signal from a displacement interferometer system for any reflector (DISAR) and simulation results
confirm that PbF transforms into a liquid metal at 89.6 GPa, which enables efficient laser reflection at the shock front. Using a
2
DISAR, both the shock wave velocity and the catch-up time of rarefaction waves can be accurately measured, providing critical
technical support for the precise determination of sound velocity in materials under extremely high pressure. These superior
properties, including high impedance, structural stability under high pressure, and pressure-induced metallization, enable PbF 2
fully meet the core requirements for high-impedance standard windows.
Keywords: PbF ; Hugoniot equation of state; high impedance; window material; sound velocity; phase transition
2
冲击压缩下材料的声速测量在凝聚态物理、冲击动力学和地球科学中具有重要地位。声速测量有
助于揭示冲击诱导的相变，包括熔化 [1-6] 。此外，通过声速测量还可确定弹性模量，这对于构建材料的力
学本构关系至关重要 [7-8] 。高温高压下，描述物质的状态方程所需的重要热力学参数—Grüneisen 参数（γ）

* 收稿日期： 2026-04-28；修回日期： 2026-05-31
基金项目： 国家自然科学基金（42274124）
第一作者： 黄海军（1976－ ），男，博士，教授，hjhuang@whut.edu.cn
通信作者： 刘 勋（1984－ ），男，博士，副教授，xun_liu@whut.edu.cn
高 畅（1993－ ），男，博士，讲师，gaochang@whut.edu.cn

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