被称“超级炸药”的全氮阴离子盐，能点燃氢弹吗？

讲讲中国人合成的超级炸药，全氮阴离子盐。关于全氮阴离子盐，大家觉得算不算世界上强的化学炸药呢？它最牛的应用是什么呢？它可以点燃干净氢弹，也就是传说中的N2爆弹吗？给大家科普一下真正的全氮阴离子盐。

一、正确认识全氮阴离子盐

1.全氮阴离子盐意义重大

中国象棋中有一个棋子最能说明中国古代科技的先进，那个棋子就是炮，虽然不一定是火炮，但中国是世界上最早发明炸药的国家是没有疑问的。然而，中国发明的黑火药，并不是现代意义上的高能炸药。现代意义上的高能炸药并不是中国人发明的，我们现在的炮弹里用的都是国外发明的火药。但是中国人合成的全氮阴离子盐却是下一代炸药研发的关键！也就是说，中国人合成的这个全氮阴离子盐，为下一代更高能炸药的研发打开了一扇大门。

我这里说它是关键和钥匙，而不是直接说下一代炸药，只是想告诉大家一个事实，现有的全氮阴离子盐并不像很多人说得那样无敌，但它的意义却也绝对不同凡响。

2.诺贝尔的财富源泉

炸药也被称为含能材料，大家最熟悉的炸药除了中国的黑火药以外，应该就是TNT了。实际上，在TNT之前被大量使用的高能炸药是硝酸甘油。硝酸甘油给人类带来了无尽的财富和好处。现在被用来治疗心脏病，但在发明之初，主要用来制作开矿的炸药，加速了矿产开采的速度，为人类加速走向工业化立了大功。更重要的是，它是诺贝尔奖金的主要财富来源，而诺贝尔奖金推动了全世界科学事业的发展。

但是，很多人不知道的是，硝酸甘油不仅差点把诺贝尔给炸死，还曾经把诺贝尔家族给整破产了。因为硝酸甘油是一种液态的烈性炸药，爆炸威力远远超过传统的黑火药。一般来说，威力越大的炸药，越不稳定，越容易爆炸，硝酸甘油就是一个典型的例子。

我们演绎一段可以在当时流行的段子。当年硝酸甘油的强大威力，决定着它成为了开矿必需的物资，大量的硝酸甘油从诺贝尔家族的工厂里生产出来，并被运输到采矿一线。很多人使用驴车或马车来运送硝酸甘油，把这种液体送去矿山。在崎岖不平的山路上，一桶桶硝酸甘油坐着驴车缓缓前行。桶里的液体在颠簸的车上来回晃荡，这些液体就像黄金一样为大家赚取着财富。可惜很多驴车走着走着，突然轰的一声，连驴都不见了。

来回晃荡的液体在不断积累着静电，本身就不稳定的硝酸甘油在静电的刺激下很容易发生爆炸。一起起的爆炸事故，牵动着人们的神经，那个时候虽然没有互联网，但消息传播也是很快的。诺贝尔家族被人们骂成了制造死亡的家族，并在一次次的事故中赔得倾家荡产了。

后来诺贝尔潜心研究，经历了多次命悬一线的试验之后，终于把烈性子的硝酸甘油给稳定住了。他最早用固体粉末来吸附硝酸甘油，从而让它不再那么敏感，不会在运输的过程中轻易爆炸了。诺贝尔因为这项伟大的改进，给人类安全使用高能炸药创造了条件，造福了人类。本来他的贡献是完全可以得诺贝尔奖的，只是可惜那会儿还没有诺贝尔奖。诺贝尔奖的开拓者他本人，利用这项发明积累了大量的财富，最终创立了诺贝尔奖。

3.虽然炸药威力越大越好，安全炸药才有意义

给大家讲诺贝尔的故事，是为了让大家更好地理解全氮阴离子盐发明的真正意义。除了氮气以外，其他的全氮物质都被认为具有非常高的能量，都有制作成高能炸药的潜力。比如我们汽车安全气囊里用到的炸药，就是全氮阴离子盐。但不是最近合成的这个，最近合成的是五个氮原子的全氮阴离子盐，安全气囊里用到的是三个氮原子的全氮阴离子盐，名字叫做叠氮化钠。但是叠氮化合物有一个毛病，就是对碰撞非常敏感，很容易发生爆炸。不适合做普通炸药，只适合做安全气囊里的炸药和枪炮子弹里面的底火炸药。

在叠氮化合物合成以后，长达100多年的时间里，没有新的全氮化合物合成出来。直到1999年，美国人合成出来了全氮阳离子盐。这个全氮阳离子盐跟中国后来合成的全氮阴离子盐一样都是五个氮原子，比三个氮原子的叠氮化合物能量更高。但是美国人合成的全氮阳离子盐，太不稳定了，一不小心就会爆炸。最初合成了大概1g，就在操作的过程中把防爆的实验设备给炸毁了。

其他全氮物质都有类似的问题，虽然蕴含的能量很高，但极其不稳定，很容易发生爆炸。虽然21世纪陆续合成出了很多全氮物质，但是都无法在常温常压下稳定存在，更难以批量合成。绝大多数都只能在很低的温度很高的压强下存在。这样的物质，如果做成炸药的话，不一定能炸到敌人，很容易先把自己人给炸没了。因此，怎样得到稳定的全氮物质成为科学界追求的圣杯。比如美国人通过不断努力，终于合成出了能在70℃下稳定存在的全氮阳离子盐，每次合成的数量达到了5g，这是个巨大的进步。

捎带脚说一句，美国人号称合成出了金属氢，那是一种比全氮化合物威力还要大的炸药，可惜它在常温常压下极不稳定。目前还没有任何人可以把金属氢放在常温常压下而不爆炸。这种东西，就算威力很强，在被稳住之前也不可能拿来做炸药。其他炸药也是一样，威力大是不够的，能够正常使用的前提必须是安全、“听话”！

二、中国的全氮阴离子盐，让世界刮目相看

让全世界高能材料领域刮目相看的是，中国的科学团队在2017年合成出了一种可以稳定存在的全氮阴离子盐，它的阴离子也是由五个氮原子构成的。这个盐最大的特征，就是可以在116℃下稳定存在！通过上面的大量铺垫，相信朋友们可以理解这个116℃稳定存在的意义了。这个成果绝对值得学术界欢呼，于是就报道出来了。再然后，引燃了国内非专业媒体的热捧，很多人都开始夸大宣传，甚至有人说中国已经可以造干净的氢弹了。就好像他见到了中国干净氢弹爆炸一样。

其实，这个全氮阴离子盐，最早并不是中国人合成的，早在2002年就有人合成了全氮阴离子，只是当时还不太稳定，中国人最大的贡献是让它稳定存在了。另外，中国人合成的全氮阴离子盐，其爆炸威力并不算太大。它的威力甚至赶不上目前已经广泛使用的炸药CL-20。这可不是我个人瞎说的，这是南京理工大学全氮阴离子盐合成团队的权威人士发表论文专门解释的，有兴趣的朋友可以去看看。为什么宣传的那么神奇，实际爆炸威力却不够强呢？因为这个全氮阴离子盐，并不是真正意义上的全氮物质。真正意义上的全氮物质是不含任何其他元素的物质，除了氮气以外，这类物质爆炸威力确实非常可观，绝对超过现在所有化学炸药。

三、全氮阴离子盐到底有什么用？

1.全氮阴离子盐诞生的真正意义

但我国合成的全氮阴离子盐，为了让它足够稳定，携带了大量的其他元素在里面，尤其是影响爆炸威力的氢和氧。这些元素的存在严重限制了全氮阴离子爆炸能量的发挥。要想真正弄出全氮物质来，必须去掉其他所有元素才行。真正意义上的全氮物质，有两种合成途径。第一种是直接给氮气加高压，让它变成聚合氮，这个合成方法要求上百万个大气压的压强，很难大批量生产，只适合科学研究。第二种是低压环境下，用化学方法合成。第二种方法里，操作难度最小的就是用全氮阴离子和全氮阳离子结合，直接变成不含其它元素的全氮物质。中国团队合成的能稳定存在的全氮阴离子的意义就在于此。虽然到目前为止，还没有任何团队声称成功合成了能稳定存在的、真正意义上的全氮高能物质出来，但至少已经有了可以稳定存在的原料了。

2.可以造最强的固体火箭，比液体火箭还要强

一旦高能全氮物质合成出来，其应用前景是非常大的，不仅可以制作体积更小的高能炸弹，更可以用来研发新型的火箭。全氮高能物质如果可以用来做火箭燃料的话，其能量密度远远高于现在的所有火箭燃料。同时，其燃烧产物是氮气，并不会污染环境，可以说是清洁燃料。更重要的是，它的燃烧比冲比目前最强的液氢发动机比冲还要高，理论上最高值能达到500多秒，液氢发动机不过也就是400多秒而已。用全氮物质做燃料的火箭将是比冲最高、能量密度最大的固体火箭，性能超过现在所有火箭，完全有实力实现单级火箭发射入轨的航天梦想。

3.全氮阴离子盐能点燃氢弹吗？

至于全氮阴离子盐能不能用来造干净的氢弹，也就是科幻作品中所说的N2爆弹，我个人持谨慎的态度。

首先，如前面所说，现有的全氮阴离子盐爆炸威力还比不上目前最牛的炸药，如果它可以造N2爆弹的话，那别的炸药也完全可以造。显然现在还没有成功的案例报道出来。

其次，就算全氮阴离子可以和全氮阳离子结合变成真正意义上的全氮物质，其爆炸威力能否点燃氢弹，也是画着问号的。因为据理论计算，这类物质的爆炸能量虽然远远高于现有的炸药，但最高也不过10倍左右TNT炸药的威力，相对于原子弹的爆炸威力来说还是有点弱了。要知道U235的裂变能量大概相当于2千万倍TNT能量，全氮物质跟原子弹比从理论上相差了百万倍。

第三，氢弹的制造工艺是绝密的，全世界会造氢弹的国家只有五个。很多国家虽然会制造原子弹，但并不会制造氢弹，比如印度在努力造氢弹，却一直没有成功。也就是说氢弹绝对不是随便找个原子弹就能点着的，里面肯定有不为世人所知的绝密技术在里面。

目前，根据已知的公开信息，现有的氢弹，仅仅只靠爆炸是无法点燃的。因为现有的氢弹燃料并不是氘和氚，而是氘化锂。因为氘和氚是气体，用气体造炸弹绝对不是个好主意，因为体积太大不容易发射，总不能造个炸弹炸自己玩吧。而且氚还是放射性气体，半衰期很短，只有不到十三年，不利于保存。氘化锂是固体，而且不发生衰变，能够很有效的降低氢弹的体积，提高氢弹的保质期。

但是氘化锂，就算你用原子弹的爆炸能量也是无法点燃的，因为氘和锂之间很难发生核聚变反应。氢弹爆炸实际上是利用中子轰击氘化锂，把锂六这个同位素给分裂成氚和氦，同时再利用原子弹爆炸的能量点燃核聚变反应。这样的过程普通化学炸药是做不到的。

第四，就算可以造一个不用氘化锂制作的氢弹，替换成氘和氚或者氘和氦三，不需要利用中子轰击。仍然很难用全氮物质点燃，因为要想点燃氢弹，需要极高的温度和超高的压强。

所谓超高的温度，应该得达到百万摄氏度甚至是千万摄氏度级别。而这个温度，足以分解所有的化合物，让所有的原子变成等离子体。全氮物质之所以能放出大量的能量，是由于爆炸后产生氮气，氮气能量非常低，可以把多余的能量释放出来。可是一旦进入百万度高温的环境，氮气完全分解，释放出来的能量又会吸收回去的。就好比是我们一天挣一百块钱，理论上一年可以挣三万多块钱，但我们每天还需要花一百多块钱维持生计，里外里不光不挣钱，还要亏钱的。这并不是简单增加炸药数量就可以解决的问题。

所谓的高压，太阳中心压强达到上千亿个大气压，而全氮物质在200万个大气压以上，不仅不容易爆炸，只要有足够多的氮气，反而容易合成。也就是说只要压强足够大，已经爆炸完的炸药还能再变回去。这显然也是一个矛盾点，我们可以肯定的是，200万个大气压绝对不足以点燃氢弹，一般认为点燃氢弹需要上亿个大气压的压强。怎样点燃氢弹，对于全氮物质来说，喝够一个太平洋的茅台酒，也不见得能有很好的解决办法。

写了半天，我们可以发现用全氮物质来点燃氢弹的想法，并不是很容易实现。就算将来实现了，也需要非常巧妙的设计，绝不是说能生产全氮物质了，就能造N2爆弹那么简单的。

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