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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),，努力搶占科技制高點(diǎn),，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿,、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求,、面向人民生命健康,，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地,，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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研究實(shí)現(xiàn)原子氮聚合物常壓合成

2025-01-06 物理研究所

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語(yǔ)音播報(bào)

顛覆性含能材料指的是能量密度比常規(guī)含能材料高一個(gè)量級(jí)以上的新一類高能量密度物質(zhì),，是含能材料研究的前沿和難點(diǎn),，典型代表之一為聚合氮化合物。氮?dú)夥肿佑蒒≡N三鍵組成,，約為946kJ/mol的鍵能成為儲(chǔ)存最強(qiáng)化學(xué)能的雙原子分子之一,，因此，氮成為含能材料的重要組成,。理論預(yù)測(cè),，氮分子在高壓下將轉(zhuǎn)化為N-N單鍵組成的具有立方偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的原子晶體即聚合氮（cg-N），其中N-N單鍵的鍵能約為160kJ/mol,。由于N-N單鍵和N≡N三鍵之間巨大的鍵能差,，當(dāng)聚合氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈺r(shí)將釋放巨大能量，聚合氮成為物理學(xué)和材料學(xué)基礎(chǔ)材料的重要研究對(duì)象之一,。

中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心極端條件物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室靳常青團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期開(kāi)展高壓極端條件新興高能量密度含能材料的研制工作,，設(shè)計(jì)研發(fā)了序列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高壓、變溫,、強(qiáng)場(chǎng)綜合極端條件材料先進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，可實(shí)現(xiàn)低溫流體原料封裝,、高壓聚合化制備及多變量耦合的材料生長(zhǎng)和表征,。

近期，靳常青和副研究員張俊等在聚合氮材料的常壓研制方面取得進(jìn)展,。該研究突破了傳統(tǒng)超高壓聚合路線制備聚合氮材料難以穩(wěn)定到常規(guī)條件的技術(shù)難題,，提出了物理化學(xué)結(jié)合的“一鍋法”聚合技術(shù)方案，制備了常壓條件可穩(wěn)定回收的具有立方構(gòu)型的原子氮鍵合的聚合物,。研究通過(guò)高分辨拉曼光譜表征,，得到cg-N材料指紋振動(dòng)譜，標(biāo)志著N-N單鍵組成cg-N材料的實(shí)現(xiàn),。

相關(guān)研究成果以A facile route to synthesize cubic gauche polymeric nitrogen為題,，發(fā)表在《科學(xué)通報(bào)》（Science Bulletin）上。研究工作得到中國(guó)科學(xué)院的支持,。

論文鏈接

具有立方結(jié)構(gòu)（cg-N）聚合氮物以及對(duì)應(yīng)的拉曼譜

顛覆性含能材料指的是能量密度比常規(guī)含能材料高一個(gè)量級(jí)以上的新一類高能量密度物質(zhì),，是含能材料研究的前沿和難點(diǎn)，典型代表之一為聚合氮化合物,。氮?dú)夥肿佑蒒≡N三鍵組成,，約為946kJ/mol的鍵能成為儲(chǔ)存最強(qiáng)化學(xué)能的雙原子分子之一,，因此，氮成為含能材料的重要組成,。理論預(yù)測(cè),，氮分子在高壓下將轉(zhuǎn)化為N-N單鍵組成的具有立方偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的原子晶體即聚合氮（cg-N），其中N-N單鍵的鍵能約為160kJ/mol,。由于N-N單鍵和N≡N三鍵之間巨大的鍵能差,，當(dāng)聚合氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈺r(shí)將釋放巨大能量，聚合氮成為物理學(xué)和材料學(xué)基礎(chǔ)材料的重要研究對(duì)象之一,。中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心極端條件物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室靳常青團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期開(kāi)展高壓極端條件新興高能量密度含能材料的研制工作,，設(shè)計(jì)研發(fā)了序列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高壓、變溫,、強(qiáng)場(chǎng)綜合極端條件材料先進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置,，可實(shí)現(xiàn)低溫流體原料封裝、高壓聚合化制備及多變量耦合的材料生長(zhǎng)和表征,。近期,，靳常青和副研究員張俊等在聚合氮材料的常壓研制方面取得進(jìn)展。該研究突破了傳統(tǒng)超高壓聚合路線制備聚合氮材料難以穩(wěn)定到常規(guī)條件的技術(shù)難題,，提出了物理化學(xué)結(jié)合的“一鍋法”聚合技術(shù)方案,，制備了常壓條件可穩(wěn)定回收的具有立方構(gòu)型的原子氮鍵合的聚合物。研究通過(guò)高分辨拉曼光譜表征,，得到cg-N材料指紋振動(dòng)譜,，標(biāo)志著N-N單鍵組成cg-N材料的實(shí)現(xiàn)。相關(guān)研究成果以A facile route to synthesize cubic gauche polymeric nitrogen為題,，發(fā)表在《科學(xué)通報(bào)》（Science Bulletin）上,。研究工作得到中國(guó)科學(xué)院的支持。論文鏈接具有立方結(jié)構(gòu)（cg-N）聚合氮物以及對(duì)應(yīng)的拉曼譜

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