中國一殺器被隱藏40年!竟比氫彈厲害百倍

qiqiwang     2017-01-28     1490     檢舉

2015年初,正當全國上下關注新一期國家科學技術獎公布結果的同時,一項由北理工牽頭的國防科技進步特等獎低調公布,這項以「CL-20」技術為核心的國防科技成果,使我國成為世界上第三個具備CL-20合成能力的國家,對於中國國防建設的意義深遠,不可替代。

中國一殺器被隱藏40年!竟比氫彈厲害百倍

那麼CL-20炸藥究竟有多厲害?請看本文分解:

時隔14年,一項名為「CL-20」的火炸藥研究項目再次出現在公眾視野中。

這一研究項目曾於2001年憑藉其重大原始理論創新獲得國防科工委科學技術一等獎。今年年初,它又憑藉其工程化的重大貢獻斬獲2015年度國防科技進步特等獎。

獲獎的「CL-20」炸藥,是目前已知能夠實際應用的能量最高、威力最強大的非核單質炸藥。

這型學名為六硝基六氮雜異伍茲烷的炸藥,爆轟速度高達9500米/秒,被稱為「第四代炸藥」,也被譽為「突破性含能材料」,是一種劃時代的全新高爆軍用炸藥,在世界火炸藥學界享有盛名。

更重要的是,這型炸藥的誕生,為包括飛彈、核裝置等一批武器裝備的效能提升、小型化帶來了新的發展契機。

獲獎的「新一代含能材料研究及其工程化」項目由被稱為中國火炸藥「國家隊」的北京理工大學牽頭完成。「CL-20工程化」的獲獎,也標誌著北京理工大學火炸藥學科歷盡30餘年將這座世界炸藥的「最高峰」徹底征服。

火炸藥的發展歷經了4個階段。目前國際通行的說法,是以炸藥爆炸時爆轟波的傳播速度作為標準,將炸藥分為四代。

第一代炸藥是由諾貝爾發現的「硝化甘油」,第二代炸藥是在二戰中發揮了極大作用的三硝基甲苯(代號TNT)。TNT是通過人工有機合成的烈性炸藥,其爆炸能力足夠強,性質穩定,可用於機關火炮的密集火力射擊,使得戰爭殘酷性大為提高,直到現在仍大量使用。

而第三代炸藥黑索金產生於二戰之後,它的爆轟速度達到8500~8600米/秒,用於多管火箭重炮的規模壓制打擊,能大規模提高武器的威力和射程;其次是爆轟速度達到9000米/秒的奧克托金,它的撞擊感度比TNT略高,容易起爆,安定性較好、綜合性能高,在海灣戰爭中,用於遠程火箭飛彈的非接觸不對稱作戰。

上世紀70年代末,由於始終未能有新的炸藥撼動奧克托金作為世界高能炸藥「王牌」的領先地位,高能炸藥的合成陷入低谷。

曾經為「兩彈一星」工程作出重要貢獻的炸藥專家於永忠教授也面臨同樣的困惑。在反覆思索中,他拋棄傳統研究思路,將目光聚焦於單質炸藥材料本身,聚焦於材料的分子結構,大膽地提出將炸藥材料分子結構由平面環狀結構改變為籠型結構,將多硝基籠形化合物作為新的研究方向。

這一「二維」到「三維」的創新理論,為單質炸藥研究帶來飛躍性提升。於永忠於1979年在國際上首先合成出具有籠形結構的單質炸藥797#,驗證了籠形高密度材料理論的可行性,並提出把797#的4個氧原子轉化為4個N-NO2,即為後來國際通行的代號CL-20。

1984年,於永忠在花甲之年來到北京工業學院(現北京理工大學)擔任博士生導師。10年之後,於永忠成功在實驗室實現了CL-20的樣品合成。

「CL-20是三維立體的籠狀結構,其製作工藝難度可想而知。由於北理工在含能材料領域的長期積澱,我們硬是自己做出來了。」北理工材料學院教授譚惠民說。

然而驗證理論僅僅開啟了學校CL-20研製事業的第一步,鑒於國內外合成的CL-20成本很高,影響其廣泛應用,更大的挑戰是如何尋找到最佳的合成方法。

為了破解這個難題,北理工歐育湘、趙信岐等專家開始了對CL-20合成工藝的探索。最終開發出了多條具備實用價值的「CL-20」合成工藝路線,其中TAIW基等合成路線屬國際首創,並實現了「CL-20」材料1公斤級的合成能力。這一突破使北理工成為全國研究單位「CL-20」材料的「供應商」。

取得了階段性成果後,老一輩火炸藥專家也因年事漸高逐漸退出了科研一線,然而CL-20的研究事業並沒有停頓。以龐思平教授為代表的新一代火炸藥人扛起了沉甸甸的責任。龐思平自學生時代即參加CL-20的研究工作,2002年博士畢業後留校任教,繼續從事CL-20及相關研究。

而後,為了最大程度提高炸藥的能量水平,將高能炸藥的能量密度、爆速、猛度、熱穩定性和化學穩定性等各類指標提升到一個全新的高度,龐思平及其團隊對籠形結構,多氮雜結構的合成方法及儲能原理深入研究,提出了籠形高能量密度材料新概念及原理,突破了傳統平面高能材料能量難以提高的瓶頸。

龐思平團隊的研究成果發表在了《Angew》《Chem》等國際著名期刊上。2013年,《Chemistryword》在專題報道中提到「含能材料發展面臨高能量與低感度的矛盾,中國的科學家通過設計併合成具有剛性的三維立體骨架結構的含能材料成功解決了這一挑戰」。美國國家科學獎章獲得者Shreeve對其評價稱:「三維籠型含能材料的概念為發展新一代高性能炸藥的發展提供新的思路。」

從於永忠成功合成樣本、趙信岐等多個課題組創新探索多條先進合成工藝路線、歐育湘實現1公斤級合成能力到最終解決工業化生產關鍵技術,再到近年來設計合成具有剛性的三維立體骨架結構的含能材料……

當21世紀進入了第二個10年,CL-20在生產領域的問題被逐一解決,自此CL-20項目在經過32年的研究之後,終於由理論創新,化作對中國國防力量提升實實在在的貢獻。北理工也實現了「做中國自己的炸藥,做世界最棒的炸藥」的夢想。

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