合成“金属氮”能量密度为TNT十倍
2023-09-29
本文摘要：从中科院合肥物质科学研究院得知，该院固体物理研究所科研人员顺利制备了超高含能材料单体氮和“金属氮”，说明了了“金属氮”制备的极端条件范围、改变机制和光电特征等关键问题，将“金属氮”的研究向前前进了一大步。涉及结果日前公开发表在国际知名综合性期刊《大自然》子刊上。 全氮材料聚合物被指出是五种常规超高含能材料之一。
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从中科院合肥物质科学研究院得知，该院固体物理研究所科研人员顺利制备了超高含能材料单体氮和“金属氮”，说明了了“金属氮”制备的极端条件范围、改变机制和光电特征等关键问题，将“金属氮”的研究向前前进了一大步。涉及结果日前公开发表在国际知名综合性期刊《大自然》子刊上。
全氮材料聚合物被指出是五种常规超高含能材料之一。在极端高温高压条件下，氮分子不会再次发生一系列简单的结构和性质变化，比如分子再次发生离解进而再次发生聚合作用构成单体氮或更进一步构成“金属氮”，这两种形态的氮材料都是典型的超高含能材料，是目前常用炸药TNT能量密度的十倍以上，如果能作为燃料应用于载人火箭一、二级推进器，未来将会将目前火箭降落重量提高数倍以上。然而，“金属氮”并不更容易取得，必须低约百万大气压(GPa)的极端高压和几千度的高温条件。
科研人员以普通氮气为原材料，引进了脉冲激光冷却技术和超快光谱观测方法，竣工了集高温高压产生及物性测量的原位综合实验系统。利用综合实验系统，研究人员提供了超过170GPa、8000K高温高压极端条件，并在此条件下原位研究了氮分子在绝缘体—半导体—金属改变过程中的光学吸取特性和光线特性，确认了氮分子离解的互为边界及“金属氮”制备的极端压力温度条件范围，原位光谱分析研究也更进一步证实了实验中显然制备了具备半金属性质的单体氮和具备*金属特性的“金属氮”。
该成果不仅需要对其他形式高能氮材料的制备获取指导，也为未来“金属氢”的顺利制备奠下了最重要基础。
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