含能材料 【军事科普】 含能材料

军事科普

知识点

含能材料是一种含有爆炸基团或氧化剂和可燃物的化合物或混合物，能独立进行化学反应并输出能量。它是军用炸药、推进剂和火箭推进剂的重要组成部分。

早期黑火药，传统硝基炸药如三硝基甲苯(TNT)，硝酸盐炸药如硝化甘油(NG)，硝胺炸药如黑索今、HMX，高密度、高氮含量化合物如三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)，六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW/CL-20)，二氨基二硝基乙烯(DNE)

目前，含能材料的研究重点是超高能含能材料。这类材料是指一种新型的高能材料，其能量至少比常规炸药(通常为103J/g)高一个数量级，能级达到104J/g ~ 105J/g，甚至105J/g以上，如金属氢、总氮化合物、高张力键释能材料(如纳米铝)等。超高能含能材料以其惊人的能量吸引了越来越多的国家的关注。它们被视为可以影响国家安全的战略技术，成为少数军事大国建立常规威慑和实战能力的重要前沿技术。美国、俄罗斯等国家采取积极措施，大力发展超高能含能材料技术。

比如，美国早就为含有纳米铝的温压炸药配备了巨型空爆炸弹，“炸弹之母”，其爆炸威力相当于11吨TNT。早在1998年就获得了离子型全氮化合物N5+，之后又陆续合成了13种含N5+的盐类化合物，获得了性能更稳定的(N5)2SnF6，推动了N8、N60等全氮材料的研究工作，能量密度可达TNT当量的3~10倍。在金属氢方面，哈佛大学于2017年披露，在495GPa的超高压和接近绝对零度的超低温下，利用金刚石砧技术制备了第一个微米级固体金属氢样品。

超高能含能材料具有巨大的军事潜力。以金属氢为例，其能量密度达到2.16×105j/g，用作炸药时，其毁伤能量相当于TNT炸药的50倍。不仅攻击力巨大，而且弹药体积可以大大减少。用作超高能火箭燃料时，理论推力可达到现有液氢/液氧混合燃料的5倍，有望引发火箭推进技术革命。当用作超导材料时，可用于研制超导电磁推进系统和超导电磁炮。以总氮化合物为例，可作为大威力炸药，毁伤效果相当于TNT的3~10倍，也可作为高能固体推进剂。理论比冲远高于现有固体推进剂。一旦作为武器使用，将使“瞬间击于天下”、“一击即灭”成为可能。

就像火药的发明和核武器的出现一样，超高能含能材料会对军事革命和战争模式产生巨大的影响。超高能含能材料作为当前常规毁伤技术的制高点，其发展和应用将把常规武器的作战效能推向极限，带来武器装备的巨大变革，打破现有作战理念和方法，催生大量新的军事理论，从根本上改变战争的形式和样式，引发新一轮军事变革。

现代中国在含能材料的研究开发和应用方面远远落后于西方。近年来，由于国家有关单位和大量科研人员(如王泽山院士)的不懈努力，我国开始赶上国际步伐，出现了一些开创性的先进含能材料。比如2017年，南京理工大学胡炳成教授经过多年的研究，在总氮阴离子(N5-)的研究领域取得了重大突破。目前，还合成了高氮含量的简单金属盐([钴(N5) 2 (H2O) 4] 4H2O)。在超高能含能材料领域，中国具有巨大的发展潜力。

1.《国外超高能含能材料研究发展现状分析》彭等

2.颠覆性高能材料-高风险/高回报的长期战略基础材料彭郑斌等。

3.黄振亚含能材料的应用

4.《新型含能材料》霍斯特·克劳斯

5.知乎网站等等

李勇，军事科学院军事科学信息研究中心

如需转载，请注明出处:“国防科技新闻”(ID: cdstic)

人工智能

军队

海军

空陆军

太空飞行

网络之间空

电子信息

核武器

精确打击

新概念武器

基础科学

技术

和能量

和制造业