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在你過年的時候 中美科學(xué)家正忙著搞“超級炸藥”競賽
關(guān)鍵字: 高能炸藥上周,中美科學(xué)家?guī)缀跬瑫r在超高能含能材料上實現(xiàn)了突破,中國科學(xué)家首次合成全氮陰離子鹽,美國科學(xué)家合成了金屬氫。這兩項成果都發(fā)布在了國際頂級期刊《科學(xué)》雜志上,兩顆高科技“大禮花”的出現(xiàn),又恰逢中國春節(jié),似乎是給中國人的傳統(tǒng)新春佳節(jié)一起獻(xiàn)上祝福。
但是超高能含能材料真的拿來做煙花,效果可能太過強勁了,一不小心就會造出一個大新聞
爆炸界的“少林武當(dāng)”
這兩則關(guān)于高能材料的新聞都顯得極其“爆炸”,無論是材料的爆炸力還是新聞本身的爆炸性。
我國在唐代就已經(jīng)發(fā)明了火藥(黑色炸藥),到宋代時,炸藥已經(jīng)應(yīng)用在戰(zhàn)爭上,從此以后,這種“砰砰砰”的東西就成了人類這個“地球熊孩子”的玩具,雖然多少人在戰(zhàn)爭中因為它而殞命,但是炸藥在人類生產(chǎn)生活中又起到了大量有益的作用,可謂是一把“雙刃劍”。
我去炸學(xué)校,天天不遲到,小鳥說早早早,你為什么背著炸藥包。對于熊孩子們而言,這種玩具雖然噪音巨大而且危險,但是絕對過癮,要的就是這種心跳的感覺
作為熊孩子界的頂級玩家,自炸藥界“泰斗”諾貝爾發(fā)明可以穩(wěn)定的真正“炸藥”之后,人類已經(jīng)不滿足于對自然界產(chǎn)物混合制取黑火藥的玩法。解析爆炸原理,利用科學(xué)手段制取自己所需要的炸藥成分,目標(biāo)就是爆炸更快,威力更高,破壞更強的炸藥。
作為炸藥,其威力來源于分子之間化學(xué)鍵斷裂產(chǎn)生的能量。無論是構(gòu)成分子的原子成分,還是分子之間組成結(jié)構(gòu)的形式都對炸藥的威力有所影響。
在深入到這一階段后,爆炸世界內(nèi)就產(chǎn)生了多個“門派”,而全氮陰離子鹽和金屬氫,就分別是其中兩大門派的頂級之作。
全氮陰離子鹽出身“化學(xué)流派”,全氮類物質(zhì)門,化學(xué)流派追求通過化學(xué)手段,合成具備高能化學(xué)鍵的新物質(zhì)來達(dá)成能量的猛烈釋放。因為氮氣化學(xué)鍵的性質(zhì),現(xiàn)有的炸藥中的氮含量對能量強度有不小的影響,炸藥的含氮量是用來衡量炸藥能力的一項重要指標(biāo)。那么由全氮構(gòu)成的炸藥威力如何呢?全氮陰離子鹽(此前美國人已經(jīng)成功合成了全氮陽離子,這兩個發(fā)明在一起就像是打通了“任督二脈”)的合成不亞于該門派的鎮(zhèn)派神兵鑄成,是足夠大書特書一筆的。
比起以巧破千斤的全氮陰離子鹽,金屬氫這一流派的思路就顯得剛猛無比。用高壓強行改變物質(zhì)結(jié)構(gòu),讓物質(zhì)的結(jié)合方式轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芰棵芏鹊慕饘冁I。該門派的各路學(xué)者秉持的思路只有一條:“成功需要更多的壓力?!?935年,E·P·維格納等人預(yù)測,在25GPa(25萬個大氣壓)下,氫將呈現(xiàn)出金屬性質(zhì)。最終,人類以495萬大氣壓的兇殘壓力合成了金屬氫。
兩大門派之間并非全無交集,全氮炸藥中也有以高壓壓力獲得聚合氮物質(zhì)的思路,金屬氫想要走出實驗室真正在工程上實現(xiàn),也需要化學(xué)方法的輔助。這些高能含能材料未來將在炸藥,發(fā)射藥,火箭推進(jìn)劑等方面大放異彩。
爆炸之力 響徹群山
不管是“一力降十會”還是“以巧破千斤”,什么樣的功夫都得用來打人,什么樣的路線都得看最終產(chǎn)品性能如何。
從黑火藥、TNT、到現(xiàn)在的黑索金、奧克托今炸藥,炸藥的爆炸威力基本是由爆能,爆壓,爆速等多個指標(biāo)衡量的。
此次南京理工大學(xué)首次合成的全氮陰離子鹽N5-,是全氮類高能材料中重要的前體物質(zhì)。從N3至N13一系列全氮衍生物一直是科學(xué)家們追求的高能材料,這種材料的爆炸能量達(dá)到TNT炸藥的3-10倍,爆速從9000米每秒提升到14000米每秒以上,爆壓從30至40吉帕提升到90吉帕。
標(biāo)簽 炸藥-
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