澳门金沙总站中美科学家正进行超级炸药竞赛 爆炸威力提升10倍

By admin in 军事详情 on 2019年8月31日

  上周,中美科学家几乎同时在超高能含能材料上实现了突破,中国科学家首次合成全氮阴离子盐,美国科学家合成了金属氢。这两项成果都发布在了国际顶级期刊《科学》杂志上,两颗高科技“大礼花”的出现,又恰逢中国春节,似乎是给中国人的传统新春佳节一起献上祝福。

  原标题:过年的时候 中美科学家正忙着搞“超级炸药”竞赛

澳门金沙总站 1  但是超高能含能材料真的拿来做烟花,效果可能太过强劲了,一不小心就会造出一个大新闻

  上周,中美科学家几乎同时在超高能含能材料上实现了突破,中国科学家首次合成全氮阴离子盐,美国科学家合成了金属氢。这两项成果都发布在了国际顶级期刊《科学》杂志上,两颗高科技“大礼花”的出现,又恰逢中国春节,似乎是给中国人的传统新春佳节一起献上祝福。

  爆炸界的“少林武当”

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  这两则关于高能材料的新闻都显得极其“爆炸”,无论是材料的爆炸力还是新闻本身的爆炸性。

  但是超高能含能材料真的拿来做烟花,效果可能太过强劲了,一不小心就会造出一个大新闻

  我国在唐代就已经发明了火药(黑色炸药),到宋代时,炸药已经应用在战争上,从此以后,这种“砰砰砰”的东西就成了人类这个“地球熊孩子”的玩具,虽然多少人在战争中因为它而殒命,但是炸药在人类生产生活中又起到了大量有益的作用,可谓是一把“双刃剑”。

  爆炸界的“少林武当”

  作为熊孩子界的顶级玩家,自炸药界“泰斗”诺贝尔发明可以稳定的真正“炸药”之后,人类已经不满足于对自然界产物混合制取黑火药的玩法。解析爆炸原理,利用科学手段制取自己所需要的炸药成分,目标就是爆炸更快,威力更高,破坏更强的炸药。

  这两则关于高能材料的新闻都显得极其“爆炸”,无论是材料的爆炸力还是新闻本身的爆炸性。

  作为炸药,其威力来源于分子之间化学键断裂产生的能量。无论是构成分子的原子成分,还是分子之间组成结构的形式都对炸药的威力有所影响。

  我国在唐代就已经发明了火药(黑色炸药),到宋代时,炸药已经应用在战争上,从此以后,这种“砰砰砰”的东西就成了人类这个“地球熊孩子”的玩具,虽然多少人在战争中因为它而殒命,但是炸药在人类生产生活中又起到了大量有益的作用,可谓是一把“双刃剑”。

  在深入到这一阶段后,爆炸世界内就产生了多个“门派”,而全氮阴离子盐和金属氢,就分别是其中两大门派的顶级之作。

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  全氮阴离子盐出身“化学流派”,全氮类物质门,化学流派追求通过化学手段,合成具备高能化学键的新物质来达成能量的猛烈释放。因为氮气化学键的性质,现有的炸药中的氮含量对能量强度有不小的影响,炸药的含氮量是用来衡量炸药能力的一项重要指标。那么由全氮构成的炸药威力如何呢?全氮阴离子盐(此前美国人已经成功合成了全氮阳离子,这两个发明在一起就像是打通了“任督二脉”)的合成不亚于该门派的镇派神兵铸成,是足够大书特书一笔的。

  我去炸学校,天天不迟到,小鸟说早早早,你为什么背着炸药包。对于熊孩子们而言,这种玩具虽然噪音巨大而且危险,但是绝对过瘾,要的就是这种心跳的感觉

  比起以巧破千斤的全氮阴离子盐,金属氢这一流派的思路就显得刚猛无比。用高压强行改变物质结构,让物质的结合方式转变为高能量密度的金属键。该门派的各路学者秉持的思路只有一条:“成功需要更多的压力。”1935年,E·P·维格纳等人预测,在25GPa(25万个大气压)下,氢将呈现出金属性质。最终,人类以495万大气压的凶残压力合成了金属氢。

  作为熊孩子界的顶级玩家,自炸药界“泰斗”诺贝尔发明可以稳定的真正“炸药”之后,人类已经不满足于对自然界产物混合制取黑火药的玩法。解析爆炸原理,利用科学手段制取自己所需要的炸药成分,目标就是爆炸更快,威力更高,破坏更强的炸药。

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  作为炸药,其威力来源于分子之间化学键断裂产生的能量。无论是构成分子的原子成分,还是分子之间组成结构的形式都对炸药的威力有所影响。

  两大门派之间并非全无交集,全氮炸药中也有以高压压力获得聚合氮物质的思路,金属氢想要走出实验室真正在工程上实现,也需要化学方法的辅助。这些高能含能材料未来将在炸药,发射药,火箭推进剂等方面大放异彩。

  在深入到这一阶段后,爆炸世界内就产生了多个“门派”,而全氮阴离子盐和金属氢,就分别是其中两大门派的顶级之作。

  爆炸之力 响彻群山

  全氮阴离子盐出身“化学流派”,全氮类物质门,化学流派追求通过化学手段,合成具备高能化学键的新物质来达成能量的猛烈释放。因为氮气化学键的性质,现有的炸药中的氮含量对能量强度有不小的影响,炸药的含氮量是用来衡量炸药能力的一项重要指标。那么由全氮构成的炸药威力如何呢?全氮阴离子盐(此前美国人已经成功合成了全氮阳离子,这两个发明在一起就像是打通了“任督二脉”)的合成不亚于该门派的镇派神兵铸成,是足够大书特书一笔的。

  不管是“一力降十会”还是“以巧破千斤”,什么样的功夫都得用来打人,什么样的路线都得看最终产品性能如何。

  比起以巧破千斤的全氮阴离子盐,金属氢这一流派的思路就显得刚猛无比。用高压强行改变物质结构,让物质的结合方式转变为高能量密度的金属键。该门派的各路学者秉持的思路只有一条:“成功需要更多的压力。”1935年,E·P·维格纳等人预测,在25GPa(25万个大气压)下,氢将呈现出金属性质。最终,人类以495万大气压的凶残压力合成了金属氢。

  从黑火药、TNT、到现在的黑索金、奥克托今炸药,炸药的爆炸威力基本是由爆能,爆压,爆速等多个指标衡量的。

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  此次南京理工大学首次合成的全氮阴离子盐N5-,是全氮类高能材料中重要的前体物质。从N3至N13一系列全氮衍生物一直是科学家们追求的高能材料,这种材料的爆炸能量达到TNT炸药的3-10倍,爆速从9000米每秒提升到14000米每秒以上,爆压从30至40吉帕提升到90吉帕。

  两大门派之间并非全无交集,全氮炸药中也有以高压压力获得聚合氮物质的思路,金属氢想要走出实验室真正在工程上实现,也需要化学方法的辅助。这些高能含能材料未来将在炸药,发射药,火箭推进剂等方面大放异彩。

澳门金沙总站 6  可能有人会觉得3倍爆炸能量不是什么大的提升,但其实TNT炸药比起黑火药的爆炸能提升也不过是4倍左右,这就已经是一场“革命”了。图为世界上较早使用化学发射药的M1888步枪,其性能远超过此前使用黑火药的任何步枪

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澳门金沙总站 7  作为广岛原子弹引发临界核裂变效果“扳机”的奥克托今炸药,其爆能也不过是1.7倍TNT的威力。

  不管是“一力降十会”还是“以巧破千斤”,什么样的功夫都得用来打人,什么样的路线都得看最终产品性能如何。

澳门金沙总站 8  全氮材料家族的另一位同胞,1998年美国合成的N5+盐材料以不到0.2克的质量(一各盐粒)炸烂了一个通风橱,把实验室炸的跟被鬼子扫荡过一样。但是因为形成的化合物氮含量下降,还是不够完美,而此次的N5-盐若与氮阳离子合成纯氮材料,威力将更上一层楼

  从黑火药、TNT、到现在的黑索金、奥克托今炸药,炸药的爆炸威力基本是由爆能,爆压,爆速等多个指标衡量的。

  这一提升看似并不震撼,但是其足以让现今使用的武器性能得到跨越性的提升。试想看,这甚至可以让人手一发的80毫米火箭筒达到超过120迫击炮弹(装药量相当于155毫米榴弹)的杀伤威力,这对患有严重“火力不足恐惧症”的中国陆军而言,无异于天赐良药。

  此次南京理工大学首次合成的全氮阴离子盐N5-,是全氮类高能材料中重要的前体物质。从N3至N13一系列全氮衍生物一直是科学家们追求的高能材料,这种材料的爆炸能量达到TNT炸药的3-10倍,爆速从9000米每秒提升到14000米每秒以上,爆压从30至40吉帕提升到90吉帕。

澳门金沙总站 9  “班长,发现敌方狙击手。”“火力覆盖”“班长,发现敌方碉堡。”“火力覆盖。”“班长……”“火力覆盖”!!!

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  在用作火箭推进剂时,全氮高能材料能显著延长发动机的工作时间(即提高比冲),更高比冲的固体发动机在不增加导弹体积的情况下,将显著提升导弹射程。结合大威力高能炸药,现有体系下的中距弹就可能达到霹雳-1X的性能水平,具备超远射程和对超音速巡航目标的杀伤能力,大规模远距离空中“排队枪毙”不再是梦想。或者小型化的导弹也将具备不凡的作战能力,战斗机可以像战舰一样携带大量的导弹进行作战。

  可能有人会觉得3倍爆炸能量不是什么大的提升,但其实TNT炸药比起黑火药的爆炸能提升也不过是4倍左右,这就已经是一场“革命”了。图为世界上较早使用化学发射药的M1888步枪,其性能远超过此前使用黑火药的任何步枪

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澳门金沙总站 13  而在作为核武器扳机方面,在同等威力的情况下至少可以缩小一半的体积和质量

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  而最为可贵的,在发布在《科学》杂志上的论文中表现的合成路径看来,N5-其合成原料价格相当低廉。选用的材料中最贵的也不过就是甘氨酸亚铁[Fe(Gly)2]。

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  现有高能炸药中,哪怕是奥克托今炸药也因为成本高昂,与TNT混用并且只使用于导弹和水中兵器的高能战斗部上。如果全氮阴离子盐的合成产率等问题得到解决,其应用要比现有的各种硝基高能炸药更为广泛——甚至真有在“当量价格比”上超过TNT的可能。

  全氮材料家族的另一位同胞,1998年美国合成的N5+盐材料以不到0.2克的质量(一各盐粒)炸烂了一个通风橱,把实验室炸的跟被鬼子扫荡过一样。但是因为形成的化合物氮含量下降,还是不够完美,而此次的N5-盐若与氮阳离子合成纯氮材料,威力将更上一层楼

  胡炳成教授团队此次合成的全氮阴离子盐分解温度高达116.8
℃,具有非常好的热稳定性。这一点在高能炸药的探索中相当重要,因为含能高材料大多数“脾气”都不是很好,稳定性极差。诺贝尔为研究炸药导致亲人丧生,在现代高能材料研究过程中,这些“不好伺候”的主也是动不动就发脾气,研磨中就会爆炸的高氯酸肼镍,它导致美国化学研究生布朗丢了三根手指。还有合成过程中就能爆炸的高氯酸甲酯,高氯酸甘油更是在倾倒过程中说不定就会爆炸。

  这一提升看似并不震撼,但是其足以让现今使用的武器性能得到跨越性的提升。试想看,这甚至可以让人手一发的80毫米火箭筒达到超过120迫击炮弹(装药量相当于155毫米榴弹)的杀伤威力,这对患有严重“火力不足恐惧症”的中国陆军而言,无异于天赐良药。

  比起这些脾气暴躁的“女汉子”来,N5-真可以说的上大家闺秀了,这也让它的未来应用性和拓展可能大大增加。毕竟,人们需要的是可以控制的炸药,而不是没准什么时候就会爆炸的不稳定物质。

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  对于中国人而言,南京理工大学化工学院胡炳成教授团队还有着特殊的意义,火药是中国古代的四大发明之一,但是在近现代的化学炸药研发中,中国却遗憾的落后了。两次世界大战中,各国所应用的TNT、PETN和RDX均为国外首先研制,且产量巨大。当然,目前为止,也只有部分先进的含能材料为国内首创,而五唑阴离子的首次发现,终于为中国争足了一口气。

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澳门金沙总站 16  金属氢的制备和爆炸要求都非常苛刻

  在用作火箭推进剂时,全氮高能材料能显著延长发动机的工作时间(即提高比冲),更高比冲的固体发动机在不增加导弹体积的情况下,将显著提升导弹射程。结合大威力高能炸药,现有体系下的中距弹就可能达到霹雳-1X的性能水平,具备超远射程和对超音速巡航目标的杀伤能力,大规模远距离空中“排队枪毙”不再是梦想。或者小型化的导弹也将具备不凡的作战能力,战斗机可以像战舰一样携带大量的导弹进行作战。

  说到另一位上了《科学》杂志的金属氢,应该说,它的知名度比起N5-来说要高得多了,在我国科幻作家刘慈欣的小说《中国2185》中就作为高能汽车燃料出现过。

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  从1973年美国洛斯阿拉莫斯实验室开始,美国,苏联,包括日本都有报告声称发现了金属氢,然而并一直没有相关方面拿出实际证明。此次哈佛大学的团队在495万个大气压下制造的金属氢也还没有得到进一步的承认,因为金属氢得到的条件苛刻且不稳定,稍微减轻压力本身就升华消失,这种苛刻的条件也是真正制取金属氢的难度之一。

  如果76毫米火箭弹大小的导弹可以具备“响尾蛇”导弹的性能,空战就可能变成……看我全弹发射啦!

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