北理工團(tuán)隊(duì)在高能量密度材料創(chuàng)制領(lǐng)域取得新突破
發(fā)布日期：2022-09-30 供稿：材料學(xué)院 何春林
編輯：牟雪嬌 審核：金海波 閱讀次數(shù)：
高能量密度材料是一類具有高密度和高爆轟性能的含能材料,。奧克托今（HMX）是目前使用最廣泛的高能量密度材料，由于存在固有的能量與安全性之間的矛盾,，文獻(xiàn)報(bào)道的大多數(shù)新型高能量密度材料在獲得更高能量密度的同時(shí)往往會(huì)犧牲材料的部分安全性如導(dǎo)致分解溫度,、感度等性能的降低，如何設(shè)計(jì)制備兼具高能量和高安全且能量水平優(yōu)于HMX的新型高能量密度材料是本研究領(lǐng)域所面臨的一項(xiàng)長(zhǎng)期挑戰(zhàn),。
基于上述問題,，北京理工大學(xué)材料學(xué)院龐思平教授團(tuán)隊(duì)利用多爆炸基團(tuán)協(xié)同作用策略,，在稠環(huán)骨架中同時(shí)引入穩(wěn)定性基團(tuán)（C-NH2）和能量密度提升基團(tuán)（C-NO2，N→O）等,，利用多爆炸基團(tuán)的協(xié)同耦合作用,，在提升結(jié)構(gòu)能量密度的同時(shí)使其安全性也獲得了大幅提升，設(shè)計(jì)制備了性能優(yōu)越的新型高能量密度材料,，該材料以BITE（BIT Explosives）為代號(hào),，命名為BITE-101，目前已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利,。相關(guān)研究成果以“Tri-explosophoric groups driven fused energetic heterocycles featuring superior energetic and safety performances outperforms HMX”為題發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《Nature Communications》( IF 17.694 ),。本工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和重點(diǎn)項(xiàng)目的資助，論文第一作者為北京理工大學(xué)材料學(xué)院博士生李杰,，通訊作者為北京理工大學(xué)材料學(xué)院何春林教授和龐思平教授,。
與HMX相比，BITE-101的起始分解溫度為295 °C,，峰值分解溫度為300°C,，是迄今為止文獻(xiàn)所報(bào)道的爆速大于9000 m s-1的CHON類單質(zhì)炸藥中起始分解溫度最高的。此外,，BITE-101的密度為1.957 g cm-3,，爆速為9314 m s-1，爆壓為39.3 GPa,，撞擊感度為18 J,，摩擦感度為128 N，綜合性能全面超越傳統(tǒng)單質(zhì)炸藥HMX,，其相關(guān)的工程應(yīng)用研究工作正在推進(jìn)中,。該研究為同時(shí)提升含能材料能量與安全性，創(chuàng)制新型高能量密度材料提供了新思路,。
BITE-101與其他高能量密度材料的綜合性能對(duì)比圖
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33413-7
附作者簡(jiǎn)介：
何春林,，北京理工大學(xué)材料學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師,，2017年入選“海外高層次人才”青年項(xiàng)目?，F(xiàn)任《Energetic Materials Frontiers》編委，《北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)》（自然科學(xué)中文版）編委,，《含能材料》青年編委,，航天化學(xué)動(dòng)力技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所客座教授,。長(zhǎng)期從事新型高氮含能有機(jī)化合物合成和新概念含能的化合物合成與應(yīng)用等方面的研究工作,。近年來在 Acc. Chem. Res. , Angew. Chem. Int. Ed ., J. Am. Chem. Soc., J. Mater. Chem. A 等國(guó)際頂級(jí)期刊上發(fā)表論文60余篇，論文他引1000余次,。
龐思平,，北京理工大學(xué)教授,、博士生導(dǎo)師、現(xiàn)任北京理工大學(xué)副校長(zhǎng),。主要從事含能材料/有機(jī)功能材料的設(shè)計(jì),、合成及應(yīng)用研究工作。以第一作者或通訊作者在JACS,、Angew. Chem.等國(guó)際期刊發(fā)表SCI收錄論文等100余篇,。先后入選國(guó)家人才計(jì)劃科技領(lǐng)軍人才、“百千萬人才工程”國(guó)家級(jí)人選,、科技部中青年領(lǐng)軍人才等人才計(jì)劃,。擔(dān)任《Propellants, Explosives, Pyrotechnics》《含能材料》等期刊編委。研究成果獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名1）,、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名1）,，獲得何梁何利基金科技創(chuàng)新獎(jiǎng)、中國(guó)兵工學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng),。
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