全氮炸药？看到这个名称的时候，首个想法就是，氮？不会是氮气吧？这也能做炸药？

是的，全氮炸药中的氮还真就是氮气的氮。

而且威力要比TNT炸药威力还要大，能量堪比核弹，最关键它还很绿色。

如今核武器已经发展到了第三代。

首代是裂变武器，代表就是原子弹；二代是聚变武器，代表是氢弹；三代是中子武器，代表是中子弹。

如今核弹的第四代产品，或将是一种以氮为原料的核武器。

那么今天就围绕着氮做炸药的这件事，来说一说。

能作为炸药使用，本身必须含有高质量的能量。

而这种高质量的能量，有化学能、应变能等等的能量。

其一，化学能爆炸。

生活中见到的炸药，来自于巨大化学能的释放，原理很简单，所谓的化学能一般是被存放在化学键中。

当化学键断裂之后（注：通常是通过燃烧达到目的，特殊情况是碰撞等等），就会释放出大量的热能，并由此产生高温高压气体。

这些气体膨胀对外做功，就会将周围的物质抛射或者是压缩，这就是爆炸。

当然如果气体膨胀的速度比音速还要快，就会产生冲击波，以至于将固体碎片以高速度进行抛射。

而这些抛射的固体碎片，会以非常大的力量，将对抛射范围的人或者建筑物产生攻击效果。

这就产生了爆炸的致命结果。

其二，应变能。

鲁伯特王子之泪，这种东西看起来就像是一个大号的蝌蚪，圆圆的脑袋，还带着长长的弯曲的尾巴。

虽然被叫做王子之泪，但它其实就是一点熔融的玻璃，掉入到冷水中形成的。

这种东西有一个特点，用锤子去敲打，没有碎裂就不说了，还会将锤子进行反震，把锤子弹起。

当然它也有弱点，将尾巴折断之后，直接就会变成粉末。

至于原因也很简单，在熔融玻璃形成蝌蚪形状的过程中，其内部聚集了很大的应变能量。

所以在直面铁锤敲击的时候，应变能量聚集扛住了铁锤的敲击，还将铁锤反弹，可见能量很大。

而将尾巴折断，这股应变能力被释放了出来，这就像气球泄了气一样，但和气球泄气所不同的是，同时将本体摧毁变成了粉末。

这个过程就是一个爆炸过程，产生的冲击波将本体碎裂成了粉末。

当然这种情况下的应变能看起来威力不是很大，只能把自己给摧毁了，好像没有用。

这么想是错误的，还有一种应变能具备更大威力的爆炸。

比如钻石应变能的爆炸。

钻石形成的环境是在高温高压的极端环境中形成的，它也被叫做自然界中最坚硬的物质。

钻石的结构很稳定，但在科学家的眼里钻石仅仅是一种亚稳定状态，比它还要稳定的应该是石墨。

因为将时间拉长之后，比如拉长到宇宙时间来看待的话，钻石最终的归属会变成石墨。

说道这里，科学家们就想到了一个问题。

钻石既然是在高温高压下诞生的，也就是说在这个过程中它吸收了很多的能量。

而钻石属于亚稳定状态，说明它可以被碾碎变成石墨。

那么钻石是不是可以当做炸药，将它存储在里面的能量碾碎释放出呢？

答案是可以，而这种能量就是一种应变能能量。

这种爆炸其实已经做到了，只不过是应用在了医学上了。

过程也简单，使用纳米级的钻石，送到病患处，比如肿瘤。

将纳米钻石固定之后，使用紫外线进行照射，从而让纳米钻石膨胀爆炸，将肿瘤细胞炸死。

这种爆炸显然威力不会很大，那么钻石作为炸药，能不能提高威力呢？

美国陆军实验室里，一位叫珍妮.詹金斯的人，就做到了。

过程和上边治疗肿瘤是不一样的，首先将纳米钻放入到一个六角形的足球烯中。

这就像用一个网兜将纳米钻给兜住，当然里面的纳米钻必须塞满。

为什么选择足球烯呢？

因为足球烯弹性十足，不仅意味着可以塞入更多的纳米钻，也意味着在纳米钻爆炸的时候，可以束缚住更多的能量。

当能量聚集到临界点之后发生爆炸，这样的威力会更大。

所以这种钻石炸弹的爆炸分两个阶段，先是纳米钻发生爆炸，产生高温高压气体，气体膨胀将足球烯撑起，然后发生第二次爆炸。

而二次引爆的不是应变能，是足球烯化学键撕裂之后，产生的化学能。

这种爆炸产生的能量堪比火箭燃料的能量，所以钻石炸药很有可能会成为新一代的火箭燃料。

当然钻石爆炸，需要解决两个问题。

其一、价格，钻石的价格可不便宜，当然随着人造钻石的普及，这个问题也就不再是问题。

其二、想要引爆纳米钻需要高功率激光，目前的技术还达不到这个要求。

有了这些知识，下边的事情就好说了。

空气中大约有78％的物质是氮气，而氮气有两个氮原子构成，结构异常的稳定，稳定到在大多数的情况下不会和其他物质发生反应。

所以氮气也被叫做惰性极强的气体。

1772年发现氮气的科学家丹尼尔.卢瑟福，都将氮气叫做死的空气。

虽然是这么说，但地球上所有的生命形式还都需要氮气，比如微生物就具备将氮气转化为更为活泼形式的能力。

氮气很奇妙，那么科学家们对于氮气也就进行了更为深入的了解。

不过在随后一百多年中的研究观察中，科学家们并没有看到氮有什么变化。

甚至认为氮太稳定了，稳定到只能以双原子的形式出现在世人的面前，要知道氧原子不仅可以两个原子结合构成氧气，还可以三个原子结合到一起构成臭氧；硫原子甚至可以做到，六个、七个、八个、甚至是十个结合到一起。

就在科学家们打算放弃的时候，在1890年的时候，科学家们发现了三个氮原子结合在一起的氮。

这是一种带有负电荷的叠氮离子，而这种叠氮离子一旦和金属进行混合的时候，就会变成一种具有爆炸性的化合物。

期间科学家们尝试了用铅、水银、甚至是钡和叠氮离子进行混合，以至于形成了很多具备爆炸属性的化合物。

到这里出现一个问题，为什么双原子构成的氮会非常的稳定，到了三原子的时候，不稳定到要爆炸的程度？

用科学的解释有些复杂，用形象一点的比喻来做解释。

求取稳定是所有物质的一个基本属性，那么氮作为双原子结构的时候，是极为稳定的。

而其他不稳定的元素，在遇到三原子氮，为了求取这份稳定，当然就会和三原子氮进行结合。

这个过程非常的急切，急切到形成的化合物不稳定到要爆炸的程度。

那么这种爆炸的威力如何？

很大，以双原子氮结构来说，彼此之间就有三条化学键连接。

这在化学能上，可以说是非常多的了，如果是三个氮原子或者是更多的氮原子结合在一起呢？

显然化学键会更多，也就意味着储存的化学能会更多，那么释放出来的能量就会更大。

三原子氮出现，科学家们又产生了一个疑问，既然已经发现了三个原子凑在一起的氮，那么还有没有其他形式的氮呢？

可科学家们似乎又走入了死胡同，相当长的一段时间里并没有太大的发现。

之所以会出现这种情况，有很多原因，其中最为关键的原因，双原子氮以外的结构，都具有爆炸性。

一旦发生爆炸，不说实验室如何，实验室里工作的人员也会受到危险。

所以这项工作很少有人触及。

当然很少，并不意味着没有。

直到1999年的时候，五原子氮结构被发现了。

发现这个物质的是位于加州美国空军研究实验室的美国科学家。

这种五原子氮和三原子氮又不一样了，它是带正电的氮。

得到的过程是非常的危险的，使用了三种原料，其一叠氮酸，一种危险到爆表的炸药；其二毒性极强的砷化物；其三氟化氢，这是一种腐蚀性极强的液体，能够将玻璃溶解。

三种原料，三种危险，所以在配置的时候，危险程度可想而知。

怎么去做呢？先是将前两种原料按照一定比例溶入到第三种物质中，通过化学反应，得到一种白色固定。

这种白色的固体就是五原子氮，这种物质常温下很稳定，但稍稍发生碰撞，或者是将温度提升那么一点，就会爆炸。

这位科学家在研究的过程中，就发生过爆炸，炸坏了一部分实验设备。

显然这种物质不能够使用。

那么接下来要做的就是，再合成一种可以存在于常温下，而且全部都是由氮元素构成的固体，这样就可以安全的使用了。

2017年的时候，南京理工大学胡炳成教授带领的团队，突破了这个限制。

他们合成了一种叫做多氮化物的物质，这种物质和美国的五氮原子结构有所不同，所含氮是阴离子。

而且这种全氮阴离子盐的分解温度是一百一十六度，所以在常温下可以说是稳定。

比美国的实验小组得出的成果，要实用的多。

最关键的是，胡炳成教授团队所使用的原料价格非常的低廉，这就具备了工业推广的条件之一。

当然了美国也不甘示弱，后来还是上文提到的那位叫做珍妮.詹金斯的科学家，合成出了全新的多氮化合物。

这是一种在巨大高压钻石的压腔内合成的蓝色液体，密度是水的三倍，是液态氢的五十倍。

截止到2018年的时候，也只合成了三克，被存放在77K的低温环境中。

至于威力如何？

很可惜没办法进行测试，因为想要测试一次就需要十克的量，而且这种测试还必须是多次测试才行。

但在理论上可以推算出，威力可以达到TNT的三到十倍的威力。

最关键的是，这种多氮化合物很不稳定，需要进行低温保存，而且遇到空气就会发生爆炸。

同样不具备实用价值。

所以中国在2017年合成的全氮物质，是最重大的突破。

这种实验还在不断的推进中。

在2023年中国的科研团队，再次驯服了这种物质，立方氮横空出世。

而且还能进行量产，也就是说在常温下不存在不稳定的情况，可以作为一般炸药来使用。

事实上立方氮想要分解需要四百八十八度的高温，能量密度是TNT的五倍。

最关键的是，立方氮使用之后，所产生的物质只有氮气。

所以要说到环保绿色，立方氮可以说是首屈一指。

说道这里，似乎和题目中提到的可以作为第四代核武器没有太大关系。

这就需要氮的研究继续推进了。

最终的目标是金属氮，TNT炸药的能量密度连这种物质的十分之一都不到。

如果金属氮被制作出来，那么作为核弹的原料，他的杀伤性将远超原子弹的威力，仅仅爆炸时产生的瞬间高温，就可以达到七千七百度，摧毁一座城市也只是一瞬间。

而且威力和方向都是可控的，甚至产生的电磁脉冲还会摧毁对方的通信指挥系统，以及电子系统。

当量可以从最小的一吨做起，可以进一步缩小核武器和常规武器的界限。

如果进一步的去想这个问题，那么金属氮的体积可以被做到像子弹那么大，彻底实现核武器的小型化。

这就是它当量可控、体积可控最可怕的一点。

爆炸过后，也不会像前三代核武器一样产生污染，爆炸点周围的人员和环境不会受到任何的影响。

它还有一个优点，核武器通常会用原子弹作为引信使用的，而全氮核弹就不需要了，使用激光、强射线、甚至是磁压缩都可以进行引爆。

最后说一句，其实上文提到的全氮阴离子炸药，如果使用二百吨该物质进行引爆的话，威力就已经超过了战场首颗原子弹引爆的威力。