走进含能材料大家族系列（五）“危险而又安全”的新型混合炸药

　　出品：科普中国

　　作者：鸿爪雪梨

　　策划：武玥彤

　　监制：光明网科普事业部

　　在含能材料发展的历史上，发生过许多次因弹药的意外爆炸而造成车毁人亡或舰毁人亡的惨剧。尤其在近现代，随着科学技术的进步，交战双方总是将最先进的技术优先运用在军事领域，因而弹药所处的战争环境也愈加恶劣。同时，由于炸药的本质安全性欠佳，意外点火或火灾引起的弹药爆炸也多有发生。

　　1967年7月，停泊在东京湾基地的美国福莱斯特号航空母舰，由于甲板上的一枚火箭意外点火而引起火灾和爆炸，致使134名海员丧命；1969年1月美国企业号航空母舰也发生了类似事故，同样造成了人员和财产的重大损失。1973年的中东战争中，由于破甲弹击中了坦克内部的弹药仓引起的整车爆炸事故也非常多。而在1982年的英阿马岛海战中，阿根廷的导弹击中了英国驱逐舰，并引发了弹药仓殉爆，最终导致了全舰沉没。

　　美国福莱斯特号航空母舰（图片来自百度百科）

　　诸如此类的惨剧还有很多，是以在上世纪70年代后，许多国家开始把提高武器系统在战场上的生存能力和弹药贮存、运输及勤务处理的安全，作为研制炸药的重要任务，开始研究低易损性炸药。

　　低易损性炸药是指在性能满足武器使用要求的前提下，在冲击或撞击作用下，不易发生意外爆炸事故，在高温或火焰下不殉爆，一旦发生意外，则仅发生燃烧而非爆炸。低易损性炸药为炸药的输出能量和勤务处理安全的并行保证提供了全新的思路和方法，各国已发展出多种类型的低易损性炸药。

　　1 塑性粘结炸药（PBX）

　　以黑索金（RDX）和奥克托今（HMX）为基体的塑性粘结炸药是一种运用较为广泛的低易损性炸药，在主体炸药中加入了不同种类的粘结剂、增塑剂和固化剂等添加物，通过调整其比例，可大幅度的调节炸药的能量性能、力学性能和安全性能。塑性粘结炸药具有类似橡胶的特性，承受撞击的能力较高。同时在燃烧环境中，添加剂受热容易产生气体，使炸药外壳膨胀甚至破裂，使炸药本体处于非密闭空间，从而降低了燃烧转爆轰的概率。美国已定型的塑性粘结炸药有十余种，其中PBXN-3已运用在响尾蛇导弹战斗部上，PBXN-4已运用在麻雀导弹战斗部，而PBXN-103已作为各种鱼雷、水雷和地雷的主装药。

　　响尾蛇空空导弹（图片来自百度百科）

　　2 官能团衍生物炸药

　　RDX、TNT等硝酸酯类和硝铵类炸药是重要的军用炸药原料，且暂时还没有其他种类的含能材料能从功能、工艺性和成本上完全替代它们。因此，国外从改变现有炸药的分子基团着手，制备了RDX的亚硝基团衍生物，在不影响能量的情况下，感度降低了约3.5倍；制备了TNT的氨基衍生物，与普通TNT相比，撞击感度下降3倍，能量输出仅下降3%。以官能团衍生物炸药作为基体，再制成混合炸药，会显著提高炸药在战场上的生存能力和勤务处理的安全性。

　　3 阻燃炸药

　　亦称为耐火炸药，是近年来提出的一种新思路。其原理是在RDX中加入合适的火焰阻燃剂或其他的抑制剂，如硼酸锌、甲酸钙等，并加入各种粘结剂使炸药成型，如聚氨酯泡沫、丙烯乳胶等。阻燃剂的加入使炸药更加耐受高温和火焰，降低了热起爆反应的概率。据报道，美国曾研制了四十余种耐火炸药，并进行了烤燃试验，实验数据表明，耐火炸药的耐热性能有明显优势。

　　混合炸药在设计时必须兼顾能量与安全性、经济性、环保性及工艺性等多项考量，经过多年的发展，低易损性炸药已广泛运用在国防弹药的多个领域，目前低易损性炸药已经可以达到枪击不爆、火烤不爆、对电火花、冲击波等表现钝感的水平，且其机械性能，如抗压强度、抗拉强度、机械加工性能等均达到了较高的水平。

　　划重点

　　为提高炸药在意外的冲击、火焰环境中的安全性，保证勤务处理的安全，炸药研究者们通过在主体炸药中加入了不同种类的粘结剂、增塑剂和固化剂等添加物，或研发现有炸药的官能团衍生化合物，或在炸药中加入合适的火焰阻燃剂或其他的抑制剂的方法，获得了多种适应不同情况的低易损性炸药，极大的提高了弹药的战场生存能力。