還記得科幻作品里面威力堪比核武器而沒(méi)有核污染的 "N2 爆彈 " 嗎？中國(guó)造出來(lái)了。南京理工大學(xué)化工學(xué)院胡炳成教授團(tuán)隊(duì)近日成功合成世界首個(gè)全氮陰離子鹽，占領(lǐng)新一代超高能含能材料研究國(guó)際制高點(diǎn)。相關(guān)研究論文 27 日發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊上，這也是我國(guó)在上發(fā)表的含能材料領(lǐng)域第一篇研究論文。

某科幻動(dòng)漫中的 N2 炸彈爆炸畫(huà)面

"N2 炸彈 " 的威力

據(jù)南理工網(wǎng)站報(bào)道，此次合成的化合物含有全氮陰離子的能量可達(dá) 3 倍 TNT 以上，具備高密度、高能量、爆轟產(chǎn)物清潔無(wú)污染、穩(wěn)定安全等特點(diǎn)。全氮類物質(zhì)的相關(guān)研究將直接推動(dòng)超高含能材料的快速進(jìn)步，相關(guān)材料的研制成功有望在炸藥、發(fā)射藥和推進(jìn)劑領(lǐng)域產(chǎn)生驚人的發(fā)展。

據(jù)報(bào)道，在世界范圍內(nèi)，獲取全氮陰離子都是一個(gè)難題，自 1772 年從大氣中分離出來(lái) N2 以后，直到 1890 年，才發(fā)現(xiàn)第一種全氮離子 N3-，此后相關(guān)研究止步不前?？蒲泄ぷ髡邔?duì)從 N3 到 N13 的各種全氮衍生物進(jìn)行了大量的理論預(yù)測(cè)，但真正制取成功相關(guān)化合物的成果少之又少。用于制備全氮離子的前驅(qū)體芳基五唑直到 1956 年才首次被合成；1999 年，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室才首次合成呈線狀 N5+ 陽(yáng)離子，當(dāng)時(shí)的研究目的是制造取代有毒的肼類火箭燃料的新型火箭燃料。南京理工大學(xué)胡丙成教授團(tuán)隊(duì)這次成功合成出全氮陰離子鹽是這一領(lǐng)域的突破性成果。理論上，全氮類物質(zhì)的能量水平可達(dá) 10^4~10^5 焦耳 / 克級(jí)別，這相當(dāng)于 TNT 炸藥的 10~100 倍，不僅可用于制造更大威力，的炸藥、發(fā)射藥、推進(jìn)劑，也有望用于制造不需核裂變起爆的 " 干凈 " 氫彈，這幾乎就是我們前面剛剛提到的幻想中的 "N2 爆彈 " ( EVA 里面對(duì) N2 的解釋是 None nuclear 的縮寫，但有意思的是，現(xiàn)實(shí)中全氮類物質(zhì)爆炸的產(chǎn)物就是 N2 ——氮?dú)?) 了。

中國(guó)科學(xué)家在新春之際向全國(guó)人民獻(xiàn)上下一代大爆竹方案……

以下是新華社 27 日?qǐng)?bào)道內(nèi)容：

新華網(wǎng)南京 1 月 27 日電南京理工大學(xué)化工學(xué)院胡炳成教授團(tuán)隊(duì)近日成功合成世界首個(gè)全氮陰離子鹽，占領(lǐng)新一代超高能含能材料研究國(guó)際制高點(diǎn)。相關(guān)研究論文 27 日發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊上，這也是我國(guó)在上發(fā)表的含能材料領(lǐng)域第一篇研究論文。

胡炳成教授介紹，新型超高能含能材料是國(guó)家核心軍事能力和軍事技術(shù)制高點(diǎn)的重要標(biāo)志。全氮類物質(zhì)具有高密度、超高能量及爆轟產(chǎn)物清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，成為新一代超高能含能材料的典型代表。目前，該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一是全氮陰離子的合成。由于制備全氮陰離子的前驅(qū)體芳基五唑穩(wěn)定性較差，加上全氮陰離子自身不穩(wěn)定，致使采用常規(guī)方法獲取全氮陰離子非常困難。自 1956 年芳基五唑被首次合成以來(lái)，制備穩(wěn)定存在的全氮陰離子及其鹽的研究一直沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

胡炳成教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年研究，解決了這一困擾國(guó)際含能材料研究領(lǐng)域達(dá)半個(gè)多世紀(jì)的世界性難題，在全氮陰離子的合成中取得了重大突破性進(jìn)展。他們創(chuàng)造性采用間氯過(guò)氧苯甲酸和甘氨酸亞鐵分別作為切斷試劑和助劑，通過(guò)氧化斷裂的方式首次制備成功室溫下穩(wěn)定全氮陰離子鹽。熱分析結(jié)果顯示這種鹽分解溫度高達(dá) 116.8 ℃，具有非常好的熱穩(wěn)定性。

全氮陰離子鹽的成功制備，是全氮類物質(zhì)研究領(lǐng)域的一個(gè)歷史性突破，為全氮陰離子高能化合物的制備奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)于全氮類物質(zhì)的合成應(yīng)用以及全氮含能材料的發(fā)展具有重要的科學(xué)意義。

高性能含能材料不僅可以用來(lái)制造大爆竹，也是下一代大 " 竄天猴 " ——運(yùn)載火箭的關(guān)鍵技術(shù)，新型材料將可大幅度提升火箭的比沖，有望大幅度提高運(yùn)載火箭性能