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北理工“CL-20”項目問鼎世界炸藥“最高峰”
來源：光明網北理工的爆轟速度 中國力量的可靠基石
——問鼎世界炸藥“最高峰”的北理工“CL-20”
環伺世界，在人類追求和平與發展的過程中，戰爭與沖突的陰霾始終未能散盡，中國的國家安全始終面臨嚴峻挑戰，實現中華民族的偉大復興，必須用強而有力的武器裝備構筑屬於我們的“中國力量”。
當我們驚嘆於99A坦克、遠程火箭炮、東風導彈時，你可曾想到過，從槍炮子彈到火箭導彈、從身管發射到觸發爆轟以及火箭發動機的推進效能，武器裝備的性能最終必須體現在對敵人的有效殺傷上，而實現這一切的重要基礎——火炸藥，默默無聞中卻成為中國力量無可替代的基石。
“高能炸藥幾乎在所有的戰略、戰術武器系統中都不可或缺，其性能發生哪怕微小的改進提升，都將會深刻影響到武器系統的發展，並有效提升傳統兵器到尖端武器的戰斗效能，是軍工科研中當之無愧的核心領域。”
2016年初，由北京理工大學牽頭的“新一代含能材料研究及其工程化”榮獲2015年度國防科技進步特等獎。
大樹參天，方可捧下璀璨明珠
北京理工大學這所孕育中國火炸藥“國家隊”的高等學府，自延安創校時期為抗戰研制TNT炸藥，到1952年整合東北兵工專門學校（中國第一個火炸藥專業）的辦學力量，成為新中國第一個規范培養火炸藥人才的基地，在七十余年的辦學實踐中，北理工火炸藥學科也逐漸從火炸藥教育教學發展為火炸藥科技研究並成為科研領域領軍者，孕育了一批璀璨的成果，為中國單質炸藥、混合炸藥和固體推進劑領域作出了卓越貢獻。
卓越貢獻源自多年積澱和承繼，北理工不斷攀登火炸藥研究領域的座座高峰。2016年初，2015年度國防科技進步特等獎的榮譽授予北京理工大學，繼2001年憑借重大原始理論創新榮獲得國防科工委科學技術一等獎的“CL-20”，時隔十四年再次出現在公眾的視野中。CL-20炸藥學名六硝基六氮雜異伍茲烷，是目前已知能夠實際應用的能量最高、威力最強大的非核單質炸藥，爆轟速度高達9500米/秒,被稱為第四代炸藥，也被譽為“突破性含能材料”，是一種劃時代的全新高爆軍用炸藥，在世界火炸藥學界聞名遐邇。該型炸藥的誕生，也為包括導彈、核裝置等一批武器裝備的效能提升、小型化帶來了新的發展契機。
矢志三十余年的CL-20項目再獲殊榮，標志著北京理工大學從理論創新到工程實踐，將這座世界炸藥的“最高峰”徹底征服，這是對幾代北理工火炸藥科研工作者的最高致敬，對中國國防建設的意義深遠，功不可沒。
瞄准一流毅然攀登，厚積薄發為國立功
縱觀火炸藥的歷史，經過了四個階段。中國是最早發現火炸藥的國家，也就是古代四大發明中的黑火藥。目前按照國際通行的說法，以炸藥爆炸時爆轟波的傳播速度將炸藥分為四代。
第一代炸藥是由諾貝爾發現的“硝化甘油”。但是純硝化甘油化學性質極不穩定、感度太高。諾貝爾在極為偶然的條件下發現通過海藻土吸收后，它的穩定性就能立即提升。穩定性的提升使得其應用迅速推開，改變了整個世界的面貌。
從第二次世界大戰開始，戰爭全面進入熱兵器時代。第二代炸藥梯恩梯（“三硝基甲苯”代號TNT）就在二戰中發揮了極大作用。TNT是通過人工有機合成的烈性炸藥，其爆炸能力足夠強，性質穩定，可用於機關火炮的密集火力射擊，使得戰爭殘酷性大為提高，直到現在仍大量使用。
二戰之后，產生了第三代炸藥——黑索金（“環三亞甲基三硝胺”代號為RDX），爆轟速度達到8500到8600米/秒，用於多管火箭重炮的規模壓制打擊，能大規模提高武器的威力和射程。其次是奧克托金（“環四次甲基四硝胺”代號為HMX），爆轟速度達到9000米/秒，撞擊感度比TNT略高，容易起爆，安定性較好，綜合性能高，在海灣戰爭中，用於遠程火箭導彈的非接觸不對稱作戰。
上世紀70年代末，由於始終未能有新的炸藥能夠撼動奧克托金作為世界高能炸藥“王牌”的領先地位，國際國內對新型高能炸藥的探索頗感渺茫，高能炸藥的合成也陷入低谷。曾經為“兩彈一星”工程作出重要貢獻的炸藥專家於永忠教授也面臨同樣的困惑，在反復思索中，他拋棄傳統研究思路，將目光聚焦於單質炸藥材料本身，聚焦於材料的分子結構，大膽地提出將炸藥材料分子結構由平面環狀結構改變為籠型結構，將多硝基籠形化合物作為新的研究方向。這一“二維”到“三維”創新理論，為單質炸藥研究帶來飛躍性提升。於永忠於1979年在國際上首先合成出具有籠形結構的單質炸藥797＃，驗証了籠形高密度材料理論的可行性，並提出把797＃的４個氧原子轉化為４個N-NO2,即為后來國際通行的代號CL-20。
1984年，於永忠在花甲之年來到北京工業學院（現北京理工大學）擔任博士生導師，在這個中國火炸藥研究的頂級群體中，在國家自然科學基金項目《多面體烷類及其衍生物合成的研究》及國家高技術研究發展計劃支持下開始深入探索及實踐籠型高密度材料理論構想。
1994年，於永忠成功在實驗室實現了CL-20的樣品合成。樣品在國內代號曾為C-12，在相當長一段時間內國內刊物及內部文件發表相關論文時均使用C-12。“CL-20是三維立體的籠狀結構，其制作工藝難度可想而知。由於我們北理工在含能材料領域的長期積澱，我們硬是自己做出來了。”回憶這段歷史，材料學院譚惠民教授給予了高度評價。
不謀而合，美國學者也開展了籠形高密度材料及CL-20的研究，並於1996年在德國ICT年會上發表了CL-20的合成文章，但在文中他們聲稱已於1987年合成了CL-20。由於美國學者的論文用英語在國際會議發表，因此CL-20迅速成為六硝基六氮雜異伍茲烷的通用代號，C-12在國內也逐漸不再使用。但客觀來說，中美在相互保密的情況下各自獨立地完成了CL-20合成，所用技術路線也不相同。
然而驗証理論僅僅開啟了學校CL-20研制事業的第一步，鑒於國內外合成的CL-20成本很高，影響其廣泛應用，更大的挑戰是如何尋找到最佳的合成方法。前路艱辛，在國家的支持下，學校組織優勢力量成立項目組，歐育湘、趙信岐等一批專家開始了對CL-20合成工藝的積極探索。功夫不負有心人，經過潛心研究，開發出了多條具備實用價值的CL-20合成工藝路線，其中TAIW基等CL-20合成路線屬國際首創，並實現了CL-20材料1公斤級的合成能力。從微量樣本到公斤級合成，度過了5個春秋，這一突破使北理工成為全國研究單位CL-20材料的“供應商”。
三十二載不辱使命，問鼎世界炸藥“最高峰”
問鼎高峰並不是一朝一夕，也絕不是單打獨斗，“CL-20”項目最終能夠鼎力國防，是依靠幾代人、多個火炸藥研究群體共同探索實踐，傳承接力，才得以實現。
取得了階段性成果后，老一輩火炸藥專家也因為年事已高逐漸退出了科研一線，然而CL-20的研究事業並沒有停頓。CL-20作為世界能量水平最高的高密度含能材料，其重要的戰略價值必須通過武器裝備中的應用才能得以體現，對於拱衛國家安全來說，不需要走不出實驗室的“半路”成果。
以龐思平教授為代表的新一代火炸藥人繼續發揚矢志軍工的精神，扛起了沉甸甸的責任。龐思平教授自學生時代即參加CL-20的研究工作，2002年博士畢業后留校任教，繼續從事CL-20及相關研究。他有著敏銳的洞察力以及嚴謹的工作作風，很快成為了含能材料研究骨干。龐思平曾經對學生說過，要把高能材料做好，首先要把自己變成高能材料。
為了最大程度提高炸藥的能量水平，將高能炸藥的能量密度、爆速、猛度、熱穩定性和化學穩定性等各類指標提升到一個全新的高度，龐思平及其團隊注重原始創新，潛心攻關基礎研究，在CL-20的原理、機理、結構、方法等方面取得一系列突破。他們對籠形結構，多氮雜結構的合成方法及儲能原理深入研究，提出了籠形高能量密度材料新概念及原理，突破了傳統平面高能材料能量難以提高的瓶頸，研究成果發表在《Angew》《Chem》等國際著名期刊上，受到國際學術同行的高度評價。2013年chemistryword專題報道了龐思平團隊的研究成果“含能材料發展面臨高能量與低感度的矛盾，中國的科學家通過設計並合成具有剛性的三維立體骨架結構的含能材料成功解決了這一挑戰”﹔英國皇家科學院院士、德國自然科學院院士、美國科學促進會院士Stoddart評價籠形原理論文“三維籠型高能量密度材料的研究注定將影響下一代炸藥的發展，推動傳統含能材料的進步”﹔美國國家科學獎章獲得者Shreeve評價說“三維籠型含能材料的概念為發展新一代高性能炸藥的發展提供新的思路。”
技術層面，他們著力突破了提高合成效率，放大工藝本質安全等技術，為了掌握工程化放大第一手資料，他們長期奮戰在工廠，風裡來，雨裡去，親自動手，收集數據、整理數據、分析數據，與一線工人建立了親密的友誼和合作關系。
當21世紀進入了第二個十年，CL-20在生產領域的問題被逐一解決，自此CL-20項目在經過三十二年的研究之后，終於由理論創新，化作對中國國防力量提升實實在在的貢獻。從微量樣本到公斤級合成，再到工業化生產，每一步都異常艱辛，每一步都是一代人的心血結晶，更是北理工火炸藥學科半個多世紀迎難而上，刻苦鑽研，不懈探索的結果。CL-20的成功合成顯示出北理工火炸藥團隊世界一流的研發能力，CL-20的工程化則彰顯了北理工世界前列的軍工裝備實力，將理論的原始創新和重大工程實際應用的緊密結合，進一步奠定了北理工在含能材料領域的引領地位。
北理工火炸藥人終不辱使命，以三十余載的潛心之力、積澱之功成就了漂亮的北理工爆轟速度，實現了“做中國自己的炸藥，做世界最棒的炸藥”的理想！
默默潛心中，無數個不眠之夜化作鬢角的白發，青春年華從身邊悄然度過，雖然在漫長的歲月中，依然要保持沉默，心中的豪情無從與人分享，巨大的貢獻也許今生不為人知，但比獲獎更為重要的是北理工人用自己的無私奉獻、矢志不渝詮釋了“軍工魂”和“國防情”，在不斷壯大的“中國力量”上寫下了自己沉默而有力的一筆！
CL-20是一種新研制的高爆軍用猛炸藥，學名為「六硝基六氮雜異戊茲烷」，英文簡稱為HNIW（Hexanitrohexaazaisowurtzitane），炸藥的爆炸能量和機械感度高於奧托金（HMX），而耐熱性則和黑索金（RDX）相近，為取代後兩者而成為新一代主流彈頭主裝藥的最佳選擇。除了彈頭外，推進劑中使用CL-20後可提高燃燒速率。與奧托金、黑索金相比，CL-20在很寬的壓力範圍內可將推進劑的燃燒速率提高1.5至2倍，例如以CL-20為基的固體推進劑可顯著增大吸氣式巡航導彈的射程。另外CL-20更具有低可觀測性的特點（更少的可見煙霧），相信當中國可大量生產CL-20並用於導彈等武器後，以往那種「飛彈發射時例必噴出黑煙」的情況將得到改善 {:46:}
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結論:我搞出好東西了，我真棒 someone1236321 發表於 2016-5-4 04:28 AM static/image/common/back.gif
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八股文就是這種東西... 在閱者眼中有種"自HIGH" 的感覺, 不過文中大量無聊的信息中還是夾雜了不少有用的東西的, 只不過有夠煩就是了...<div class='locked'><em>瀏覽完整內容，請先 <a href='member.php?mod=register'>註冊</a> 或 <a href='javascript:;' onclick="lsSubmit()">登入會員</a></em></div> someone1236321 發表於 2016-5-4 04:28 AM static/image/common/back.gif
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