還記得科幻作品里面威力堪比核武器而沒有核污染的“N2爆彈”嗎?中國造出來了。南京理工大學(xué)化工學(xué)院胡炳成教授團隊近日成功合成世界首個全氮陰離子鹽，占領(lǐng)新一代超高能含能材料研究國際制高點。相關(guān)研究論文27日發(fā)表在國際頂級期刊《科學(xué)》上，這也是我國在《科學(xué)》上發(fā)表的含能材料領(lǐng)域第一篇研究論文。

    “N2炸彈”的威力據(jù)南理工網(wǎng)站報道，此次合成的化合物含有全氮陰離子(N5-)。據(jù)相關(guān)論文，全氮類超高含能材料(炸藥)的能量可達3倍TNT以上，具備高密度、高能量、爆轟產(chǎn)物清潔無污染(爆炸產(chǎn)物為氮氣，無污染)、穩(wěn)定安全等特點。全氮類物質(zhì)的相關(guān)研究將直接推動超高含能材料的快速進步，相關(guān)材料的研制成功有望在炸藥、發(fā)射藥和推進劑領(lǐng)域產(chǎn)生驚人的發(fā)展。

某科幻動漫中的N2炸彈爆炸畫面

    據(jù)報道，在世界范圍內(nèi)，獲取全氮陰離子都是一個難題，自1772年從大氣中分離出來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。科研工作者對從N3到N13的各種全氮衍生物進行了大量的理論預(yù)測，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，美國空軍研究實驗室才首次合成呈線狀N5+陽離子，當(dāng)時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)胡丙成教授團隊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10^4~10^5焦耳/克級別，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N2的解釋是Nonenuclear的縮寫，但有意思的是，現(xiàn)實中全氮類物質(zhì)爆炸的產(chǎn)物就是N2——氮氣)了。

    中國科學(xué)家在新春之際向全國人民獻上下一代大爆竹方案……以下是新華社27日報道內(nèi)容：

    新華網(wǎng)南京1月27日電(記者凌軍輝)南京理工大學(xué)化工學(xué)院胡炳成教授團隊近日成功合成世界首個全氮陰離子鹽，占領(lǐng)新一代超高能含能材料研究國際制高點。相關(guān)研究論文27日發(fā)表在國際頂級期刊《科學(xué)》上，這也是我國在《科學(xué)》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家核心軍事能力和軍事技術(shù)制高點的重要標(biāo)志。全氮類物質(zhì)具有高密度、超高能量及爆轟產(chǎn)物清潔無污染等優(yōu)點，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，制備穩(wěn)定存在的全氮陰離子及其鹽的研究一直沒有取得實質(zhì)性進展。

    胡炳成教授團隊經(jīng)過多年研究，解決了這一困擾國際含能材料研究領(lǐng)域達半個多世紀(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展。他們創(chuàng)造性采用間氯過氧苯甲酸和甘氨酸亞鐵分別作為切斷試劑和助劑，通過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)域的一個歷史性突破，為全氮陰離子高能化合物的制備奠定了堅實基礎(chǔ)，對于全氮類物質(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制造大爆竹，也是下一代大“竄天猴”——運載火箭的關(guān)鍵技術(shù)，新型材料將可大幅度提升火箭的比沖，有望大幅度提高運載火箭性能。