据南华早报披露——2023年秋,我国科研团队成功试爆了一种新型爆炸装置,其威力达到同等质量TNT的15倍以上,而这种“爆炸装置的能力的能量竟来自一罐银白色粉末:氢化镁。
一、技术原理与挑战
氢化镁曾被视为清洁能源的“希望之星”——1立方米氢化镁可储存106公斤氢气,是高压储氢罐的3倍。这种固态储氢材料只需加热至300℃即可稳定释放氢气。
■镁基固态储氢材料
但中国船舶重工集团第七〇五研究所的科学家们发现了它更危险的一面:若用传统炸药瞬间点燃氢化镁,其释放的氢气与空气中的氧气混合后,会形成比TNT更猛烈的爆炸。基于此,国内研发人员研发出氢化镁型氢能炸药,而它的反应更类似“燃料空气弹”的威力加强版——
■温压弹爆炸场景
(第一步:热分解)通过TNT引爆产生1000℃以上高温 ,将氢化镁分解为镁和氢气:每2公斤氢化镁可释放0.15公斤氢气,足以填充超过2立方米可燃气体云。
■氢化镁升温放氢示意图
(第二步:氢气爆轰)由于氢气具有极低点火能量(仅0.02毫焦耳),在4%-75%浓度范围内遇火星即爆轰,释放142兆焦/公斤能量。
整个引爆的过程就像用一根火柴点燃一座天然气田——传统炸药只是那根火柴,氢化镁则是整个燃料库。
■天然气田爆燃
尽管技术路径清晰,但氢化镁氢能炸药想成熟应用,还需克服两大挑战:
(挑战一:储存安全与稳定性)氢化镁遇水蒸气即缓慢分解,若存储环境湿度超过0.1%,其储氢能力会在3个月内衰减40%;另一方面,为防自发分解,还需保持低温(-20℃)储存。
为了解决这个问题,第七〇五研究所的科研团队采用一种纳米氧化铝包覆技术,在氢化镁颗粒表面形成保湿保温薄膜来保证存储稳定。
■石墨烯包覆MgH2制备过程示意图
(挑战二:精准引爆)在露天环境下,氢化镁分解产生的氢气仅23%参与有效爆轰。而仅靠这些氢气,若起爆位置偏差较大,可能导致氢气云未达最佳混合比例,能量释放效率骤降70%。为此,研发团队为氢化镁氢能炸药针对性设计出三维阵列式微型雷管,通过128个爆点同步触发定向冲击波,满足装置的精准控制引爆。
二、性能优势
传统的TNT炸药的爆炸能力在微秒级释放,形成瞬时高温与能量但又快速消散;而氢化镁通过“分解-混合-燃烧”的三段式反应,将能量释放延长至秒级,爆炸瞬间产生的火球温度从1000~1200℃提升到3000℃。这种“慢火球”的特点使得氢化镁氢能炸药对电子设备、燃料库等热敏感目标的毁伤效率较传统爆炸物提升8倍以上。
尽管威力惊人,但氢化镁型氢能炸药也可以是一种“环境友好型”的炸药:与传统TNT、黑索金等炸药相比,基本做到零有毒残留:爆炸产物仅为水蒸气和氧化镁粉末,48小时后检测区域空气质量恢复至正常水平。
同时在特定环境下噪音污染也更低:得益于“能力缓释”特点,它在水下爆炸声压级比TNT降低15分贝,可以减轻对海洋生物造成大规模声波杀伤。
三、潜在应用领域
由于氢气冲击波在海水中的衰减率比TNT低40%,若被应用与水下武器战斗部,对潜艇耐压壳等目标的破坏半径可拓展至800米
■水下武器爆破实验
另一方面,在攻坚弹药领域氢化镁型氢能炸药也有独特的作用:面对台军山地工事的厚重防护,传统钻地弹需直接命中薄弱点。采用氢化镁型氢能炸药的战斗部与东风系列钻地弹协同,通过高温气体渗透通风系统,可摧毁80%内部目标 ,实现“爆炸+灼烧”双重打击 。
■东风-15C钻地弹
除了军事用途,氢化镁型氢能炸药无毒无残留的特点也可广泛应用与未来各类民用特种爆破领域。而作为一种高能材料的一体两面,制作氢化镁型氢能炸药的镁基固态储氢材料除了作为爆炸物,本身也可以当做清洁能源载体,储氢密度也远超传统储氢材料,且以固态形式安全存储,解决了氢气易燃易爆问题,可为各类采用燃料电池驱动的公共交通工具的提供高效储氢方案氢化镁材料。
█民用爆破场景
结语
尽管氢化镁作为爆炸物展现了极具颠覆性的军事潜力,但正如国内科研团队所言“我们的初心是利用氢能造福人类,军事应用只是技术潜力的一个侧面,真正的未来在于氢化镁储氢网与清洁能源系统的融合。
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