日本动漫作品EVA,即《天鹰战士2000》中有个大杀器,即N2爆弹,这是一种干净的“非核武器”,是人类制造的最强的常规武器。N2爆弹与核弹一样强大,并产生电磁脉冲,但不产生放射性散落,使它们比其前辈更容易使用。
这几天,中国的科研工作者将科幻中的设想,变成了现实。据南京理工网报道,南京理工大学化工学院胡炳成教授团队近日成功合成世界首个全氮阴离子盐,占领新一代超高能含能材料研究国际制高点。 全氮类超高含能材料(炸药)的能量可达3倍TNT以上,具备高密度、高能量、爆轰产物清洁无污染(爆炸产物为氮气,无污染)、稳定安全等特点。全氮类物质的相关研究将直接推动超高含能材料的快速进步,相关材料的研制成功有望在炸药、发射药和推进剂领域产生惊人的发展。
在世界范围内,获取全氮阴离子都是一个难题,自1772年从大气中分离出来N2以后,直到1890年,才发现第一种全氮离子N3-,此后相关研究止步不前。科研工作者对从N3到N13的各种全氮衍生物进行了大量的理论预测,但真正制取成功相关化合物的成果少之又少。用于制备全氮离子的前驱体芳基五唑直到1956年才首次被合成;1999年,美国空军研究实验室才首次合成呈线状N5+阳离子,当时的研究目的是制造取代有毒的肼类火箭燃料的新型火箭燃料。 南京理工大学胡丙成教授团队这次成功合成出全氮阴离子盐是这一领域的突破性成果。理论上,全氮类物质的能量水平可达10^4~10^5焦耳/克级别,这相当于TNT炸药的10~100倍,不仅可用于制造更大威力,的炸药、发射药、推进剂,也有望用于制造不需核裂变起爆的“干净”氢弹,这几乎就是我们前面刚刚提到的幻想中的“N2爆弹”。
N2爆弹其实就是用氮做炸弹取代原子弹去引爆氢弹,最后可能也就产生氚这种程度的放射性,相对比较干净。 但几乎与此同时,据路透社报道,哈佛大学科学家艾萨克•席尔维拉和朗加•迪亚斯宣布成功制取金属氢,利用金刚石对顶砧容器技术(DAC)在495GPa下获得了金属氢。
金属氢作为超高含能物质的能量密度高达218kJ/g,是TNT炸药(4.65kJ/g)的约50倍,是综合性能最好的奥托金HMX炸药(5.53kJ/g)的约40倍。 但作为负氧系数100%的材料,金属氢在爆炸中需要完全的外部氧化剂供应,其爆炸条件过于苛刻,在具体的爆炸物实际应用上难度很高。也就是说哪怕真正成功量产金属氢,也很难成为“无污染核弹”。 不过作为预言中的物质,氢原子在高压状态下呈现金属电性结合的金属氢物质作为高能含能物,无论在高能炸药,火箭燃料,高温超导体领域都有广阔的应用前景。
现在在高能材料方面,中美都拿出了顶端科技,大爆竹哪家强,就看下步从理论实验到实际应用的进展速度了。但愿天佑中华,让我们重回世界科技之巅! |