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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: 高能炸藥比起這些脾氣暴躁的“女漢子”來,N5-真可以說的上大家閨秀了,這也讓它的未來應(yīng)用性和拓展可能大大增加。畢竟,人們需要的是可以控制的炸藥,而不是沒準什么時候就會爆炸的不穩(wěn)定物質(zhì)。
對于中國人而言,南京理工大學(xué)化工學(xué)院胡炳成教授團隊還有著特殊的意義,火藥是中國古代的四大發(fā)明之一,但是在近現(xiàn)代的化學(xué)炸藥研發(fā)中,中國卻遺憾的落后了。兩次世界大戰(zhàn)中,各國所應(yīng)用的TNT、PETN和RDX均為國外首先研制,且產(chǎn)量巨大。當然,目前為止,也只有部分先進的含能材料為國內(nèi)首創(chuàng),而五唑陰離子的首次發(fā)現(xiàn),終于為中國爭足了一口氣。
金屬氫的制備和爆炸要求都非??量?/span>
說到另一位上了《科學(xué)》雜志的金屬氫,應(yīng)該說,它的知名度比起N5-來說要高得多了,在我國科幻作家劉慈欣的小說《中國2185》中就作為高能汽車燃料出現(xiàn)過。
從1973年美國洛斯阿拉莫斯實驗室開始,美國,蘇聯(lián),包括日本都有報告聲稱發(fā)現(xiàn)了金屬氫,然而并一直沒有相關(guān)方面拿出實際證明。此次哈佛大學(xué)的團隊在495萬個大氣壓下制造的金屬氫也還沒有得到進一步的承認,因為金屬氫得到的條件苛刻且不穩(wěn)定,稍微減輕壓力本身就升華消失,這種苛刻的條件也是真正制取金屬氫的難度之一。
作為“夢幻炸藥”,科學(xué)家們對于金屬氫的性能早就有所分析,通過金屬鍵鍵能等方式,金屬氫預(yù)計在升華中可以達TNT的爆炸能量的35倍,遠遠大于任何化學(xué)能源的能量密度,僅次于核反應(yīng)。爆速超過15000米每秒。如果作為火箭燃料,比沖可能超過1700秒,這一時間甚至可以讓單級火箭突破大氣層,大大減輕人類探索太空的難度。
不止如此,金屬氫的特殊結(jié)構(gòu)帶來的金屬性質(zhì),更使其可能成為常溫(290K,16.85℃)下的超導(dǎo)材料,如果應(yīng)用于電力傳輸,將帶來革命性作用。
全氮含能材料作為火箭推進級的比沖也能達到400-500秒級,雖然不如金屬氫,但是其更具備實用價值,對于高能材料而言,“送人上天”比起“送人上西天”對人類才更有意義。兩者都不僅僅是人類武器的進步,更是人類改變世界改變自身的進步
而所謂“氫彈扳機”的說法,現(xiàn)有裂變彈作為引發(fā)聚變反應(yīng)的扳機不僅僅是因為核彈的爆炸能力,還包括裂變反應(yīng)中的中子射流作用。這一點無論是N5-還是金屬氫都無法做到。高能炸藥應(yīng)用于原子彈引爆還有可能,應(yīng)用于“潔凈氫彈”還是指望激光點火技術(shù)吧——在這個領(lǐng)域,高能含能物質(zhì)也一樣大有用武之地
迄今為止,核反應(yīng)仍然是人類掌握最劇烈的能量釋放方式,想要代替核彈的地位,還是圖樣圖森破
在理論推算中如此優(yōu)秀的性能和廣闊前景,那就怪不得科學(xué)家們?nèi)绱俗巫我郧罅?,不過,苛刻的制造條件讓金屬氫真正的實用化還要走很長時間,如果說南理工胡教授團隊的成就讓我們已經(jīng)一腳跨進了全氮高能材料領(lǐng)域的大門,哈佛大學(xué)團隊的成就至多只能算讓我們有了條一窺金屬氫世界的小縫兒。
號令武林 誰為至尊
那么這兩者究竟誰更優(yōu)秀呢?
從爆能上看,金屬氫以至少35倍TNT的能量釋放絕對性勝出。
從爆速等指標上看,金屬氫也是略勝一籌。
在環(huán)保方面,雙方的爆炸殘留物一個是氮氣一個是氫氣,都屬于潔凈無污染,絕對的“綠色炸藥”。
從安全性上來看,全氮炸藥可能還可以摸摸,金屬氫的脾氣就很難說了。
在航天方面的應(yīng)用,金屬氫以預(yù)計超出三倍的比沖數(shù)值取勝。
在其他應(yīng)用前景方面,金屬氫成為常溫超導(dǎo)體的可能性也極具優(yōu)勢。
不過如果單純從“爆炸”的實用前景來看,金屬氫的實驗室成就還必須接受各種檢驗,真正工業(yè)化生產(chǎn)還需要漫長的摸索。而全氮陰離子鹽幾乎已經(jīng)是摸到了工業(yè)化生產(chǎn)的邊,正所謂“十鳥在林,不如一鳥在手”,全氮高能材料或許在不遠的將來就能應(yīng)用到人類的生產(chǎn)生活中。
無論如何,兩者都給人類開拓了新技術(shù)領(lǐng)域的前景。南理工直接叩開了全氮超高能含能材料的大門,而哈佛大學(xué)則走入了一條金屬性非金屬化合物的漫長小徑。無論是哪一種都是值得敬仰的研究成果,都將為人類的未來而造福。
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