中国科学家合成“立方氮”：能量密度是TNT五倍，将引发军事航天革命

中国科学家合成“立方氮”：能量密度是TNT五倍，将引发军事航天革命

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网易

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来源

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https://www.163.com/dy/article/J663VA910552R2BU.html

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https://sese.sjtu.edu.cn/news/view/1626

2023年9月，中国科学院合肥物质科学研究院王显龙教授团队在国际权威期刊《科学进展》发表重磅研究成果：成功合成了一种在常温常压下稳定的立方氮（cg-N），这种物质的热分解温度高达488℃，能量密度达到10.29kJ/g，是传统TNT炸药的2.46倍。这一突破性进展不仅解决了高能物质合成和稳定性的世界级难题，更为军事工业和航空航天领域带来了革命性的变革机遇。

高能材料因其巨大的能量密度和清洁的爆炸产物，一直是各国科研机构竞相研究的热点。2017年，南京理工大学胡炳成教授团队在《科学》杂志发表论文，宣布成功合成全球首个全氮阴离子盐，这一突破曾引发全球关注。然而，这种物质在常温常压下稳定性较差，且合成条件苛刻，难以大规模应用。

相比之下，此次合成的立方氮展现出了前所未有的优势。研究团队采用等离子体增强化学气相沉积技术，在常压条件下成功制备出这种高能物质，并且实现了简单高效的量产方法。更重要的是，立方氮在常温常压下表现出极好的稳定性，热分解温度高达488℃，远超过一般高能物质的自燃温度，这为其实际应用提供了可靠的安全保障。

从能量密度来看，立方氮展现出惊人的优势。传统TNT炸药的能量密度为4.184kJ/g，而立方氮高达10.29kJ/g，是TNT的2.46倍。更令人震撼的是其单位体积能量：立方氮的密度为3.401g/cm³，每立方厘米含能高达34.5kJ，而TNT仅为7.168kJ/cm³。这意味着同等体积下，立方氮的能量是TNT的近5倍。

立方氮的突破性进展将为军事工业和航空航天领域带来深远影响。在军事应用方面，同等装药量下，使用立方氮的武器系统将具有更远的射程和更强的破坏力。其高达14000m/s的理论爆速，将显著提升弹药的穿透能力和杀伤效果。

在航空航天领域，立方氮作为火箭燃料展现出巨大潜力。目前最先进的固体火箭发动机比冲很难超过300s，而立方氮有望将这一指标提升至500s，这将极大提高火箭的运载能力和飞行效率。

从2017年全氮阴离子盐的首次合成，到如今立方氮的革命性突破，中国在高能材料研究领域已经从“追赶者”变成“领跑者”。这一系列成果不仅展现了中国科研实力的显著提升，更为未来军事、航天等高技术领域的发展奠定了坚实基础。随着研究的深入和应用的拓展，我们有理由相信，这些新型高能材料将为国家发展注入更强大的科技动力。