一种具有热稳定性的高性能无金属主炸药

《Journal of Materials Chemistry A》：A thermally resilient high-performing metal-free primary explosive

本研究成功合成了一种新型有机金属免费炸药3，具有高氮含量平面结构，热稳定性达216℃，优于现有金属免费炸药，且起爆能力（MPC=10mg）超越铅azide和DDNP，环境友好且成本低廉。

　　

叠氮化铅（LA）虽然早在几个世纪前就被发现，但由于其可靠的起爆性能，至今仍是使用最广泛的一种初级炸药。然而，它的毒性和在环境中的持久性引发了严重的健康和生态问题。这促使人们寻求无铅、环境友好、热稳定性高且本质安全的替代品，同时这些替代品还需具备优异的起爆能力。本文报道了一种新型有机无金属初级炸药6-叠氮-8H-四唑[1,5-b][1,2,3]三唑[4,5-d]吡嗪（化合物3）的设计与合成方法。该化合物采用三环融合环骨架结构，由市售试剂高产率制备而成。其平面结构中含有大量氮元素，并具有多种非共价相互作用，因此具有高密度、可控的敏感性和出色的起爆性能，同时完全不含金属和高氯酸盐。化合物3表现出卓越的热稳定性，分解温度高达216°C，这是所有无金属初级炸药中报道的最高温度。此外，它还具有优异的环境耐受性、低成本和可扩展性。值得注意的是，在一次爆轰测试中，化合物3仅用10毫克的起爆药就能引发500毫克的RDX炸药，其最小起爆剂量（MPC）与叠氮化铅（10毫克）相当，甚至优于DDNP（70毫克）。这些特性使得化合物3成为下一代更安全、热稳定性更高的无金属初级炸药的有力候选者，有可能替代现有的DDNP、叠氮化铅以及许多其他新型初级炸药。