含能材料基本特点：探讨与分享

含能材料是一种亚稳态物质，大多由C、H、O、N等元素组成，其主要特征为：

①含有基团，　如等，或含有氧化剂、可燃物的混合物。

②主要化学反应是燃烧和爆炸，具有高速、高压、高温反应特征和瞬间一次性效应特点，并释放大量的热和气体。

③化学反应不需要外界供氧，可在隔绝大气条件下进行。

能独立进行化学反应并输出能量，是含能材料的重要特征。同时，其能量释放必须是有规律和可控制的。实际应用的含能材料大多数既含有氧化性基团，又含有可燃性基团。两类基团存在于同一化合物的物质也称为爆炸性化合物。大部分爆炸化合物既是氧化剂又是可燃物。

含能材料的组分有单一组分和复合组分两种类型。最基本和最传统的含能材料是发射药（gunpowder）、推进剂（propellants）和炸药（explosive），如图1－1所示。(www.xing528.com)

虽然发射药、推进剂和炸药都是含能材料，但是，它们在组成结构、应用场所和反应过程等方面还存在着明显的差别。炸药被激发后发生爆炸反应，反应在数微秒内完成，并以极高的功率对外做功，使周围介质受到强烈的冲击，并发生变形或破碎。发射药主要用于枪炮弹丸的发射，推进剂主要用于火箭和导弹的推进。发射药和推进剂是以燃烧的方式释放能量，燃烧波的传播速度为几毫米每秒至几十毫米每秒。

由于含能材料的化学反应可以在隔绝大气的条件下进行，能在瞬间输出巨大的功率，反应过程可以控制，所以采用该能源的装置，其结构简单、轻便，适合运输和储存。发射药被广泛用于压力推进，如抛射枪炮弹丸、水雷和鱼雷；推进剂主要用于反作用推进，如发射火箭和导弹，或用作某些驱动装置的能源；炸药可以作为炮弹、导弹、地雷等的爆炸装药。含能材料还可以用于采矿、工程爆破、金属加工和地质勘探等技术领域。作为能源材料，它服务于我国国防和国民经济事业，尤其在兵器装备中，它是不可缺少的组成部分。含能材料技术是决定武器威力和射程的关键技术。

图1－1　含能材料及其军事应用

（a）发射药；（b）坦克火炮弹药的发射；（c）推进剂；（d）火箭的发射；（e）炸药药柱；（f）炸药爆轰

含能材料技术所涉及的基础理论有无机、有机、分析、物化、高分子等化学，涉及化工领域的合成、工艺、分析检测以及生产过程和设备。