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长期以来，含能材料一直是国内外有关科研机构和专家学者的重点研究领域，但对于我们《兵器知识》杂志的有些读者来讲却还是有些不太了解。为了给朋友们释疑解惑，记者日前专程采访了来京公干的中国工程物理研究院化工材料研究所所长，炸药专家黄辉研究员。经黄所长一番深入浅出的讲解。记者顿有大彻大悟的收获，现将黄所长所谈整理如下。以饗读者：
记者（以下简称记），请问黄所长（以下简称黄），什么是含能材料？
黄：顾名思义，含能材料就是指能独立进行快速化学反应并输出能量的化合物或混和物。主要包括炸药、发射药、推进剂、火工药剂和烟火剂等，所以含能材料又被通俗地称为火炸药。拿一发普通的炮弹来讲，弹丸里装的是炸药，引信里是火工药剂和传爆药，而发射药筒里装的是发射药。炮弹击发以后，发射药作功将弹丸推出炮膛至目标，然后起爆弹丸里的炸药摧毁目标。导弹亦是如此，只不过射程远近、毁伤大小、难易程度不同而已。当前国内外有关含能材料研究的目的，就是如何让各种武器平台，如枪弹、炮弹和导弹飞得更远，毁伤力更大，而在使用和勤务方面更安全，并且尽可能地降低成本，降低生产中对环境的污染。
记：听您这么一讲，我对含能材料有了一个粗浅的认识，但希望您能较详细地谈一下含能材料的分类和作用？
黄：好，那我就先从炸药谈起。说到炸药就不能不提到黑火药，这是中华民族的四大发明之一，曾经为人类社会进步做出过重大贡献。时至今日，黑火药仍在某些方面有特殊的作用，如在烟火技术中用来点火、传火等，当然最为我们熟悉的还是节日期间人们所放的鞭炮和礼花了。不过黑火药的威力较小，早就不能适用现代的高强度作战了。于是各种爆炸威力的合成炸药就登上了战争舞台。提到炸药当然不能不讲到“炸药大王”诺贝尔。他一生致力于炸药的研究，并因此赚得了巨额金钱。但是他为研制炸药，也付出了重大牺牲，1864年在研究硝化甘油的过程中，他最小的弟弟和四个人都被炸死了。以至后来瑞典政府命不准他在陆地上进行炸药研究，他只好把实验室的设备装在一艘船上，到水上去试验……
不过诺贝尔研究成功的炸药却不是首先在军事领域应用的。一战中广泛使用的炸药苦味酸，原来是作为黄色染料使用的。公元1885年，法国人把苦味酸用于装填炮弹。苦味酸装填的炮弹在一战中得到了广泛应用，但使用不久就发现，装填苦味酸的炮弹太不安全了，经常发生膛炸。苦味酸本身安全性还是不错的，但苦味酸和铜结合在一起成为苦味酸铜金属盐，就非常不安全了，而炮弹的弹带是铜的（到现在弹带仍是铜的），所以弹丸在炮膛内的瞬间，弹带受膛线的挤压而产生的微粒与苦味酸结合就爆炸了，不仅会炸死操炮者，而且连火炮也同时报销，所以苦味酸就不再用于装填炮弹了。
衡量一种炸药威力的参数主要有：爆速、爆压、爆容、圆筒比动能等。原则上讲这些参数越大越好，但要有一个重要前提，即这种炸药的安全性如何，如果某种炸药的安全性不好，威力再大也不能使用。前面我讲过，诺贝尔的小弟弟是在试验硝化甘油时被炸死的，这就说明硝化甘油的安全性是很差的。差到什么情况呢？从几十厘米的高度落下一滴硝化甘油就可能引起爆炸，这样敏感的炸药谁敢用呢？后来诺贝尔发现用硅藻泥（一种由古代湖泊中沉积的硅藻形成的化石制成的极细粉末）来吸附硝化甘油，可以使硝化甘油的“火爆脾气”收敛许多。当然后来经过不断的努力，硝化棉、硝化甘油也成为现代火炸药的一个重要组成部分，在发射药方面起了很大作用。火炸药无论是军用还是民用种类是很多的。但从炸药成分来讲只有两类，即单质炸药和混合炸药。
单质炸药是现代炸药的基本构成单元。如我们现在常用的梯恩梯、黑索金和奥克托今这三种炸药都是单质炸药。一百多年来，人们先后合成出的含能化合物有数千种之多，但真正投入大规模应用的只有十几种，这十几种单质炸药中又以上述三种应用的最广泛。梯恩梯是目前应用最广，安全性理想、价格低廉的～种炸药。它诞生于1863年，化学名称是三硝基甲苯，属于芳香族的硝基化合物。一百多年过去了，它的地位仍很稳固。它的威力适中，爆速为6970米/秒，比苦味酸（爆速为7200米）低一些，但它的安全性比苦味酸好多了。梯恩梯问世四十多年后，黑索今（爆速8800米/秒）研制成功。1941年另一种爆速高达9150米/秒的炸药奥克托今问世了。时至今日，这三种单质炸药仍是各国应用最广泛的炸药，还有一些具有特殊用途的单质炸药，但大多数武器弹药（含战斗部）所应用的通常是以它们“哥仨”为基的混合炸药。不同的武器装备战技指标的要求是不同的，相应的装药也不同，但其共同趋势是向着高能方向发展。如二战期间发展起来的B炸药，由60%黑索今和40%梯恩梯组成，威力比单一梯恩梯的破甲弹、杀伤榴弹要提高百分之五十以上。再比如在梯恩梯与黑索今的混合炸药中加入铝粉，威力又得到显著提升。二战以后，为了核武器的研制及小型化的需求，产生了以黑索今为主体的塑料粘结炸药，它的爆速高达8600米/秒，爆压高达330千巴。后来又研发了以奥克托今为主体的塑料粘结炸药，能量进一步提高。时至今日，在核武器研制方面应用的新型混合炸药仍在不断完善之中。
当今世界爆炸威力最大的炸药当属CL20。这种炸药最初是由美国的Nielsen博士于1987年合成出来的，我国有关大学和科研机关也于二十世纪九十年代合成出来了。但无论是国内或是国外，这种新型炸药都还没有投入批量使用，究其原因还是出在安全性和制造成本上了。
记：黄所长，听了您的讲解，使我们对炸药从诞生到如今的发展有了一个认识，总的讲炸药的威力是越来越大了，但我想知道，炸药威力的提高是会无限增长吗？
黄：不会的。现代火炸药主要是由碳（C）、氢（H）、氮（N）和氧（O）组成的，这种化学能的产生与原子核裂变和聚变产生的能量本质是两个截然不同的概念。根据我的恩师，我国著名火炸药专家董海山院士预测，化学能炸药的威力在现有高能炸药的基础上至多再提高30%就是极限了，如果还想有革命性的飞跃，可能得另辟蹊径。董海山院士为我国的高能炸药，尤其核爆所需的炸药研制做出了杰出贡献，董院士的学术造诣在国内都享有盛誉，老先生的预测应是可信的。
记：您刚才提到必须另辟蹊径才能使炸药发生革命性飞跃。请您谈谈目前都有哪些新途径？
黄：这个不大好说，目前的新途径还在探索之中，难度很大。几年前，董院士就提出要发展含氟炸药、全氮化合物、金属氢等新型炸药，以突破传统碳氢氮氧炸药的能量极限。换言之，就是要发展新概念炸药。那么，这个新概念该如何着手呢？我想，还得从炸药的本质入手。炸药的本质就是储能和释能。其制备过程实际上就是储能过程，通过形成化学键或其它结构或方式将能量储存起来；而其做功过程就是将储存的能量释放出来。因此，如何将更多的能量储存起来一直是人们不断研究的课题，而一旦寻找到新的更有效的储能办式，就能突破当前炸药的能量极限。比如，超高能炸药金属氢就是设想在极高压力下将气态氢压缩成金属态，以晶格储能。理论计算表明，要实现这个目标，至少需要约300GPa的高压（相当于300万大气压）。目前的科技水平还难以达到这么高的压力，也许需要几代人不懈地努力，才能获得金属氢。可见，炸药的发展依赖于科学技术的进步，也依赖于人们的奇思妙想。我在这里也呼吁炸药研究者与其他科技工作者加强合作，共同推动高能炸药的发展。当然，人类在研制高能炸药的步伐一刻也未停止，这些年国内外在多硝基、多氮及纳米炸药等新型炸药研制方面有了较大的进展，但离工程化应用还有较长的路要走。
另一方面，炸药威力的发挥也不是单一条件所决定的，而是与战斗部总体设计、引爆方式、装药结构等都有很大关系。
记：谢谢黄所长的讲解，那您是否再谈一下含能材料的另外分支，发射药及固体推进剂呢？
黄：单从字面上讲解，现代发射药是用于发射枪、炮弹丸的火药（不是我们传统的黑火药）。在现代火工技术上，火药泛指用于发射弹丸的各类固体含能材料，火药被底火点燃，在膛内产生高温高压气体，推动弹丸高速射出。发射药的老祖宗就是我国的黑火药。而现代发射药是在硝化棉和硝化甘油研制成功之后的事了。现代发射药一般分为单基、双基和三基三大类。与黑火药相比，现代发射药具有能量高、燃烧无烟等明显优点。上世纪七十年代又发明了硝胺发射药和液体发射药。现代兵器技术的发展要求发射药具有能量高、燃烧稳定、烧蚀小等特点。并且其物理、力学和化学等性能也应满足勤务处理、安全及环保的要求。近些年发展的缩水甘油叠氨聚醚（GAP）和叠氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷/双叠氮甲基氧环丁烷（AMMO/BAMO）都是新型发射药配方的主要成分。
固体推进剂原则上也是属于发射药的一种，它是由氧化剂、燃烧剂、粘合剂和其他添加剂组成。通常贮存在固体火箭发动机的燃烧室内，点火之后，能产生大量高温高压燃气，通过喷管喷出对火箭产生反作用力，推动火箭飞行。
常用固体推进剂有三大类：双基、复合和复合改性双基火箭推进剂。
双基推进剂是由硝化纤维素和硝化甘油等多元醇硝酸酯为粘合剂的推进剂。这是一种较理想的无烟固体推进剂，但这种推进剂不太适用于大推力火箭，只能用于战术导弹和火箭的发动机装药。
复合推进剂是由无机氧化剂和金属燃烧剂分散在高分子粘合剂中所组成的非均质的固体混合物。这种推进剂适用于工作时间较长的大型火箭发动机。
复合改性双基推进剂兼具双基摊进剂和复合固体推进剂的优点。即充分发挥了复合固体推进剂低温力学性能优良的优点，和双基推进剂硝酸酯增塑剂能量高的优点，同时还加入适量高能炸药（如HMX、RDX），因而它是一类高能推进剂。其典型代表是NEPE推进剂（硝酸酯增塑聚醚推进剂），是当今世界上公开报道中，已获得应用的能量最高的固体推进剂之一。
另外，新型的贫氧固体推进剂近些年也有了长足进步。
未来固体推进剂发展的方向主要还是在提高能量水平、比冲、燃速、改善高低温条件下固体燃料的力学水平，减少排气温度和红外特征等方向发展。
记：谢谢黄所长的精辟讲解。最后希望您能总结一下含能材料的未来吗？
黄：依照现代含能材料技术的发展趋势来看，炸药、发射药和推进剂在组成上的差别将越来越小，并向含能粘合剂、高能添加剂和性能调节剂组成的复合型含能材料方向发展。当然，提高能量始终是含能材料追求的目标，而如何协调好高能量与安全性之间的平衡，这是随含能材料问世以来就伴生的问题，今后仍是含能材料研究的难点，应加强协同创新。国内外都在组织各方面力量进行专项研究攻关，可以预料在未来不太长的时间里，将会有重大的技术突破。
记：谢谢黄所长接受我们杂志采访，祝您和您的团队在我国含能材料的研究方面“百尺竿头更进一步”！
黄谢谢，祝《兵器知识》越办越好！