南理工世界首次合成全氮阴离子盐 理论能量密度为黄色炸药10-100倍

【观察者网综合】还记得科幻作品里面威力堪比核武器而没有核污染的”N2爆弹”吗？中国造出来了。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。相关研究论文27日发表在国际顶级期刊《科学》上，这也是我国在《科学》上发表的含能材料领域第一篇研究论文。

某科幻动漫中的N2炸弹爆炸画面

“N2炸弹”的威力

据南理工网站报道，此次合成的化合物含有全氮阴离子（N5-)。据相关论文，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。

据报道，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” (EVA里面对N2的解释是None nuclear的缩写，但有意思的是，现实中全氮类物质爆炸的产物就是N2——氮气)了。

中国科学家在新春之际向全国人民献上下一代大爆竹方案……

以下是新华社27日报道内容：

新华网南京1月27日电（记者凌军辉）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。相关研究论文27日发表在国际顶级期刊《科学》上，这也是我国在《科学》上发表的含能材料领域第一篇研究论文。

胡炳成教授介绍，新型超高能含能材料是国家核心军事能力和军事技术制高点的重要标志。全氮类物质具有高密度、超高能量及爆轰产物清洁无污染等优点，成为新一代超高能含能材料的典型代表。目前，该领域的研究热点之一是全氮阴离子的合成。由于制备全氮阴离子的前驱体芳基五唑稳定性较差，加上全氮阴离子自身不稳定，致使采用常规方法获取全氮阴离子非常困难。自1956年芳基五唑被首次合成以来，制备稳定存在的全氮阴离子及其盐的研究一直没有取得实质性进展。

胡炳成教授团队经过多年研究，解决了这一困扰国际含能材料研究领域达半个多世纪的世界性难题，在全氮阴离子的合成中取得了重大突破性进展。他们创造性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全氮阴离子盐。热分析结果显示这种盐分解温度高达116.8 ℃，具有非常好的热稳定性。

全氮阴离子盐的成功制备，是全氮类物质研究领域的一个历史性突破，为全氮阴离子高能化合物的制备奠定了坚实基础，对于全氮类物质的合成应用以及全氮含能材料的发展具有重要的科学意义。

高性能含能材料不仅可以用来制造大爆竹，也是下一代大“窜天猴”——运载火箭的关键技术，新型材料将可大幅度提升火箭的比冲，有望大幅度提高运载火箭性能

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