北理工團隊在新型高能材料設計與合成研究方面取得重要研究成果
發(fā)布日期：2022-03-28 供稿：材料學院 孫琦
編輯：牟雪嬌 審核：金海波 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學龐思平教授課題組在新型高能材料設計與合成研究方面取得重要研究成果。該研究成果以《Full-nitro-nitroamino cooperative action: Climbing the energy peak of benzenes with enhanced chemical stability》為題發(fā)表在國際頂級期刊《Science Advances》（IF="14.136）。論文第一作者為北京理工大學材料學院博士后孫琦，通訊作者為北京理工大學材料學院李生華教授和龐思平教授。
多硝基苯系列是一類典型含能材料，具有高的能量，但穩(wěn)定性差。特別是六硝基苯（HNB）具有超高的能量（爆熱6993 kJ.kg-1），但在潮濕空氣中易爆炸分解，無法實際應用。如何進一步提升其能量并改善其穩(wěn)定性是含能材料領域一個重要的挑戰(zhàn)。
為了解決這一挑戰(zhàn)，龐思平課題組創(chuàng)新性提出全硝基硝氨基協(xié)同策略，設計并合成出全硝基硝氨基取代的1,3,5-三硝基-2,4,6-三硝氨基苯化合物（TNTNB，圖1），突破了CHON系含能材料能量難以提高的瓶頸。其爆熱高達7179 kJ.kg-1，遠高于HNB和CL-20為代表的第三代含能材料（HNB的爆熱為6993 kJ.kg-1，CL-20的爆熱為6534 kJ.kg-1），是目前能量最高的有機炸藥（圖2）。與HNB相比，TNTNB在水、酸、堿等溶液中都能夠長期穩(wěn)定存在，具有更高的穩(wěn)定性。并且，發(fā)展乙酰化活化-硝化方法，在國際上首次實現(xiàn)對超惰性含能化合物三氨基三硝基苯（TATB）的硝化，成功攻克這個已困擾含能材料化學領域多年的技術難題。該研究成果為解決含能材料高能和安全之間的本質矛盾，設計發(fā)展新一代高能材料提供了新的思路和路徑。
圖1 三硝基三硝氨基苯TNTNB的單晶結構圖
圖2 TNTNB與典型含能材料爆熱對比
該項研究得到國家自然科學基金(No:21875021, 22075024)與博士后基金(No: 2020M680391)的支持。同時得到北京理工大學化學與化工學院張紹文教授和中國工程物理研究院材料化工研究所張祺研究員的技術支持。
論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn3176
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