火药和弹药的区别_新型火炸药：高能量密度材料

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新型火炸药：高能量密度材料

2015-11-19 16:02  来源： 科普中国

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高能量密度材料是指能量密度高于最佳制式含能材料（如RDX、HMX）15%～20%以上的一类新型含能材料技术，是陆、海、空诸军种各类武器系统必不可少的威力和动力能源材料技术，主要包括CL-20、二硝酰胺铵（ADN）、三硝基氮杂环丁烷（TNAZ）、八硝基立方烷、呋咱类、全氮材料等高能量密度化合物的分子设计、合成及制备技术等。

CL-20的能量为1.8倍TNT当量，密度2.04 g/cm3，爆速9.4km/s，爆压为42.0 GPa；ADN的密度为1.81 g/cm3，爆速8.1km/s，爆压为23.72 GPa；TNAZ的密度为1.84 g/cm3，爆速9.0km/s，爆压为36.37 GPa；八硝基立方烷现已被证实是目前威力最大的常规碳氢氮氧类炸药，密度可达1.9～2.2g/cm3，标准生成焓达+340～600kJ/mol，爆速和爆压分别达10.1km/s和50.0GPa，比HMX高15%～30%，能量甚至超过CL-20。N5+属于非碳氢氮氧类高能量密度化合物，能量约为2倍TNT当量，，密度为1.85 g/cm3，爆速12.51km/s，爆压为73.95 GPa。

自20世纪80年代以来，高能量密度材料技术备受各国重视，美国国防部从1990年就开始把它列为一项可以实现的国防关键技术和前沿技术。

1987年，美国首先合成出了CL-20，这被国际火炸药界誉为“炸药合成史上的一个重大突破”；2002年，美国建成年产22.5吨的CL-20中试线；20世纪90年代，美国开始研制CL-20基火炸药配方，现已成功推出LX-19、PAX-12、PAX-11、PAX-29、DLE-C038和PBXW-16等多种CL-20基高能炸药。

几种高能量密度材料分子结构

1971年，前苏联采用氨基丙腈法首次合成出ADN；20世纪70年代，前苏联建立了年产千吨的ADN工厂；1996年，瑞典博福斯公司（现为欧洲含能材料公司）采用混酸法实现了ADN工艺放大并开始生产ADN并向世界各国50余家科研机构或公司提供过样品；2004年，瑞典建立了ADN工业化生产能力，年产量为10吨，2005年达到25吨。

1984年，美国Fluorochem公司Archibad等人通过二硝基氮杂环丁烷-特丁基盐或1-特丁基-3,3-二硝基氮杂环丁烷中间体首次合成出TNAZ（称为Fluorochem合成法）；20世纪90年代，美国陆军武器研究发展与工程中心开始对Fluorochem公司开发的实验室规模生产方法进行了放大，准备把TNAZ用作美国陆军和空军特需的高能低易损性弹药的候选炸药装药中；2001年，美国实现TNAZ中试生产并开始研制TNAZ基火炸药新配方。

2000年，美国芝加哥大学M.X.Zhang等人首次合成出八硝基立方烷ONC。

1998年，美国Karl O.Christe等人成功地制得了以多氮形式存在的N5+，这极大地推动了多氮化合物研究领域的发展，世界多家量子化学研究所先后对N4、N6、N8、N10、N12和N60等有前景的全氮化合物进行了大量的理论计算与预测，以探究这类超高能量材料存在的可能性。2012年，德国慕尼黑大学新合成出高能富氮化合物——5,5′-联四唑-1,1′-二氧化物二羟铵（代号为TKX50），爆轰性能优于奥克托今且接近CL-20，爆速达9.698km/s。

能量密度材料的爆照效果非常惊人

高能量密度材料的主要用途是制作高能炸药、发射药和推进剂，俄罗斯已将ADN应用于SS-24、SS-27等白杨系列战略导弹，CL-20、全氮材料等高能量密度材料有望应用于小直径炸弹、高价值战斗部、高效毁伤战斗部及远程战略战术导弹等中。

未来，高能量密度材料技术将朝绿色、高能、低成本化方向发展。除了已经在制备技术、配方和应用研究中进行过大量研究的CL-20、TNAZ、ADN之外，未来重点发展的高能密度材料还包括全氮材料、高氮/富氮化合物等，将把全氮材料作为最重要的新型含能材料加以系统开发；同时，探索性能更优的CL-20基高性能火炸药新配方，开发CL-20的低成本、绿色合成新路线，以及CL-20基高性能火炸药在武器装备上的推广应用；加快研制ADN基高能固体推进剂新配方及在装备上应用。

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作者： 彭翠枝   [责任编辑: 吕芮光]

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