全氮阴离子盐：能量是TNT炸药3-10倍的新型超高能材料

全氮阴离子盐：能量是TNT炸药3-10倍的新型超高能材料

全氮阴离子盐是一种新型超高能含能材料，其能量是主流TNT炸药的3-10倍，爆速从9000m/s提升到14000m/s，爆压从30吉帕提升到90吉帕。这种材料不仅在军事领域具有广阔的应用前景，未来还有可能在民用爆破工程等领域发挥作用。

研发背景

含能材料是在特定条件下每克能释放出1000焦耳以上能量的材料。炸药作为含能材料的一种，其释放能量迅速，但相对“温和”，因为大部分炸药能量释放来自化学键断裂，是从不稳定分子转化为稳定分子的过程，释放的是分子所包含的键能，而单一分子物质所能储存的键能有限。因此，科学家们一直在探索新型含能材料，以追求更高的能量释放和更好的性能。

合成过程

2017年，南京理工大学化工学院胡炳成教授团队采用间氯过氧苯甲酸和甘氨酸亚铁分别作为切断试剂和助剂，通过氧化断裂的方式首次制备成功室温下稳定的全氮阴离子盐。例如，他们通过特定的化学反应步骤，将氮原子组成特定的结构并形成阴离子盐。

特性

• 高能量：其能量是主流TNT炸药的3-10倍，这意味着相同质量下，全氮阴离子盐能释放出更多的能量，具有更强的爆炸威力。
• 高爆速：爆速从9000m/s提升到14000m/s，爆速是衡量炸药爆炸反应速度的指标，爆速越高，爆炸的瞬间冲击力和破坏力就越强。
• 高爆压：爆压从30吉帕提升到90吉帕，爆压反映了炸药爆炸时对周围介质施加的压力大小，高爆压能更有效地破碎和摧毁目标。
• 良好的热稳定性：分解温度高达116.8℃，这使得它在常温下相对稳定，便于储存、运输和使用，降低了安全风险。
• 产物清洁无污染：爆炸后的产物主要为氮气，对环境的污染小，符合现代对绿色环保武器和炸药的需求。

应用领域

• 军事领域：高密度、高能量的特点使得在军事上应用前景广阔。可使导弹实现小型化，让战机和无人机能承载更多炸药，增加打击目标数量；提升导弹射程，实现大规模远距离打击。同时，其清洁无污染的特性，既能拥有媲美原子弹的威力，又不受与核武器相关的国际协议约束，对我国军事事业具有重大战略意义，还可用于代替原子弹引爆氢弹，使氢弹成为无辐射的清洁炸弹。
• 民用领域：虽然目前还处于研究阶段，但未来可能在民用爆破工程等领域有应用，例如在隧道建设、岩石开采等方面，能够提高爆破效率和安全性，减少对环境的影响。

研究进展

中国在全氮阴离子盐的研究方面处于国际领先地位。2017年中国科学家成功合成世界上首个全氮阴离子盐，并在《科学》杂志上发表了这一成果。此后，中国科学家在该领域的探索不断深入，为未来可能的新型炸药技术发展提供了坚实的科学基础。尽管目前全氮阴离子盐还未广泛应用于实际，但在未来炸药技术中的潜在革命性影响仍然值得期待。