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中国全氮含能材料研究获重大突破:有望提升火炸药能量水平

8月28日,《自然》杂志刊发了我国在含能材料领域的研究成果——南京理工大学陆明教授课题组的论文《系列水合五唑金属盐含能化合物》。表明我国在全氮含能物质方面取得重大突破,有望提升制约我国武器装备整体性能的火炸药能量水平。

全氮含能物质是近年发展起来的新一代含能材料,因为基本都由氮组成,这类物质爆炸产物主要是氮气,清洁无污染,而且不易被检测,在军事上也具有低信号的优点。更重要的是,全氮结构本身亚稳定,容易分解并释放出大量的能量,因此有望成倍提高火炸药的能量水平(是TNT的3倍以上),成为新一代超高能含能材料的典型代表。

但是,限制全氮含能物质应用的主要因素在于稳定化合物的合成。多氮材料中氮以高压聚合态形式存在,通常情况下只有当其他元素能够提供稳定作用时才能比较稳定地存在。因而,世界各国制备稳定存在的全氮阴离子(N5-)及其盐类的研究工作一直没有取得实质性进展。

陆明课题组研究首次制备了全氮五唑阴离子的钠、锰、铁、钴和镁盐水合物,通过其单晶结构,系统地揭示了全氮五唑阴离子与金属阳离子的相互配位作用、与水的氢键作用,以及热稳定性规律,为研究全氮五唑阴离子与全氮阳离子组装,形成离子型全氮化合物材料,奠定了有力的科学基础支撑。

该论文为我国含能材料研究领域首次在《自然》发表基础科学论文,也是继2017年1月南京理工大学制备得到了在室温下稳定的含有N5-离子的盐,并将相关成果刊发在《科学》杂志后,该领域的又一次重大突破。

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责任编辑:易楚曈
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关键词: 全氮含能材料
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