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含能材料是指一類能將化學(xué)能快速轉(zhuǎn)變成機(jī)械能﹑熱和光等能量的一類物質(zhì)，常見(jiàn)為炸藥﹑推進(jìn)劑﹑煙火劑和氣體發(fā)生劑等物質(zhì)。含能材料研究，對(duì)我國(guó)國(guó)防力量﹑捍衛(wèi)國(guó)家安全等核心利益，具有重大戰(zhàn)略意義。千沐一直在逐步布局基于超分子自組裝技術(shù)的含能材料研發(fā)工作。

近日，千沐創(chuàng)始人、哈爾濱工業(yè)大學(xué)張嘉恒教授研究團(tuán)隊(duì)在含能材料領(lǐng)域有最新進(jìn)展，在國(guó)際材料領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊《Nature communication》上發(fā)表一種有前途的鈣鈦礦起爆炸藥相關(guān)研究成果。

起爆炸藥是一類在商業(yè)、軍事和太空探索應(yīng)用中進(jìn)行精確點(diǎn)火或啟動(dòng)的高能材料。在過(guò)去的150年里，無(wú)數(shù)的高能物質(zhì)被設(shè)計(jì)和篩選為可能引發(fā)炸藥，包括過(guò)渡金屬基、鉀基和有機(jī)物。然而，過(guò)渡金屬基物質(zhì)存在有毒重金屬和有毒有機(jī)前體，鉀基物質(zhì)存在合成繁瑣（成本高）和點(diǎn)火弱的問(wèn)題，而有機(jī)物質(zhì)不穩(wěn)定，存在有毒溶劑和危險(xiǎn)反應(yīng)。開(kāi)發(fā)具有綠色、低成本和強(qiáng)大的點(diǎn)火性能，包括可接受的穩(wěn)定性的起爆炸藥似乎是一個(gè)不可能但有吸引力的挑戰(zhàn)。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，張嘉恒教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種A₂BB’X₆型鈣鈦礦起始物質(zhì){(C₆H₁₄N₂)₂[Na(NH₄)(IO₄)₆]}_n（DPPE-1），其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)初級(jí)炸藥非常不同。此外，它還具有無(wú)毒成分、合成簡(jiǎn)單、綠色、對(duì)空氣、水分、陽(yáng)光、熱、機(jī)械刺激穩(wěn)定性良好、點(diǎn)火性能高等優(yōu)點(diǎn)，說(shuō)明設(shè)計(jì)合理的鈣鈦礦在開(kāi)發(fā)先進(jìn)的起爆炸藥中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。將NaIO₄、氯化銨和鹽酸鹽（H₂Cl₂）引入水中，室溫?cái)嚢?，通過(guò)離子間自組裝，數(shù)秒內(nèi)沉淀大量白色固體。經(jīng)過(guò)濾后留下透明無(wú)色溶液，得到了產(chǎn)率良好（72.1 wt%）的DPPE-1顆粒狀結(jié)晶產(chǎn)物.

經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，DPPE-1在環(huán)境條件下是較為穩(wěn)定的。DPPE-1暴露在空氣中6個(gè)月或水分中持續(xù)數(shù)天，其顏色和形態(tài)均無(wú)變化。將DPPE-1在環(huán)境條件下直射2h和30天后仍保持原始狀態(tài)，經(jīng)粉末x射線衍射分析證實(shí)其具有良好的光穩(wěn)定性。差示掃描量熱法（DSC）用于評(píng)估對(duì)熱負(fù)荷的穩(wěn)定性。其熱分解起始溫度為161.3°C。DPPE-1滿足綠色起爆炸藥的最低熱分解溫度要求（Tdec≥150°C），可滿足大多數(shù)軍事和民用的需要。

最小起爆藥量（MPC）是評(píng)價(jià)起爆炸藥點(diǎn)火性能的最重要參數(shù)。當(dāng)DPPE-1的載重量分別為20 mg和10 mg時(shí)，成功穿透鉛板。有趣的是，5 mg的DPPE-1也能夠可靠地引爆RDX。顯然，DPPE-1的起爆能力是常規(guī)起爆藥的6-14倍。在工業(yè)上，DPPE-1優(yōu)異的啟動(dòng)性能將具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，有助于顯著減少起爆炸藥生產(chǎn)，降低環(huán)境危害和人員傷亡。

未來(lái)，千沐將逐步布局含能材料的研究與開(kāi)發(fā)，推動(dòng)其在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用。我們將深入研究含能材料的性質(zhì)、反應(yīng)機(jī)制和安全性，探索其在能源、環(huán)保和國(guó)防等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。我們期待通過(guò)創(chuàng)新與合作，為全球科技進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。