陸中科院合成「金屬氮」 能量密度為TNT「10倍以上」

▲▼為紀念中國人民解放軍建軍90週年,在北京「兩彈一星」事業專題巡迴展讓氫彈模型亮相。(圖/CFP)

▲北京2017年「兩彈一星」事業專題巡迴展曝光氫彈模型。(圖/CFP)

軍武中心/綜合報導

中國科學院傳出有研究團隊成功合成「金屬氮」,還揭示了其合成的極端條件範圍、轉變機制、光電特徵等關鍵問題。據了解,這種超高含能氮材料,是目前常用炸藥TNT能量密度的10倍以上,其研究邁向「N2爆彈」和「金屬氫」又更進一步,也被外界認為將來可能會用來替代原子彈,讓氫彈成為完全無污染的武器。

根據《科技日報》報導,中科院特聘研究員亞歷山大‧岡察洛夫帶領的科研團隊,成功合成了超高含能材料聚合氮和「金屬氮」,全氮材料聚合物也被認為是5種常規超高含能材料之一,在極端高溫高壓的條件下,氮分子會發生一系列複雜的結構和性質變化,像是分子發生解離進而產生聚合作用形成聚合氮或進一步形成「金屬氮」。

報導介紹,聚合氮和「金屬氮」都是典型的超高含能材料,是目前常用炸藥TNT能量密度的10倍以上,未來若能作為燃料並應用於載人火箭一、二級推進器的話,有望將目前火箭的起飛重量提升數倍以上。但是,「金屬氮」並不容易獲得,需要高達百萬大氣壓(GPa)的極端高壓和幾千度的高溫,才有可能合成出「金屬氮」。

報導進一步指出,科研人員以普通氮氣為原材料,在原有的金剛石對頂砧裝置的基礎上引入了脈衝激光加熱技術和超快光譜探測方法,建成了集高溫高壓產生及物性測量的原位綜合實驗系統。

▲▼陸中科院成「金屬氮」 能量密度為TNT「10倍以上」。(圖/翻攝自觀察者網)

▲岡察洛夫研究團隊進行高壓下激光加熱實驗。(圖/翻攝自觀察者網,下同)

利用綜合實驗系統,研究人員獲取了高達170GPa、8000K高溫高壓極端條件,並在此條件下原位研究了氮分子在絕緣體—半導體—金屬轉變過程中的光學吸收特性和反射特性,確定了氮分子解離的相邊界及「金屬氮」合成的極端壓力溫度條件範圍。原位光譜分析研究也進一步證實,實驗中確實合成了具有半金屬性質的聚合氮和具有完美金屬特性的「金屬氮」。

據《觀察者網》表示,新型超高能含能材料是國家核心軍事能力和軍事技術制高點的重要標誌,氮類物質具有高密度、超高能量及爆轟產物清潔無污染等優點,成為新一代超高能含能材料的典型代表。岡察洛夫團隊的成果不僅能夠對其他形式高能氮材料的合成提供指導,也為未來「金屬氫」的成功合成奠定了重要基礎。因為合成「金屬氫」所需要的極端高溫高壓條件與合成「金屬氮」是類似的。

對於中科院的研究成果,也被外界認為,其將來可能會替代原子彈,讓氫彈成為完全無污染的武器,因為目前中、美、俄對乾淨的核武器都有深入研究,若真的完成,將會讓解放軍行動更加大膽甚至加快戰爭的結束。

▲▼陸中科院成「金屬氮」 能量密度為TNT「10倍以上」。(圖/翻攝自觀察者網)

▲岡察洛夫曾在2015年獲中國政府頒發「友誼獎」。

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