“老树新花”：配位聚合物的新应用方向——绿色高能钝感含能材料

配位聚合物（Coordination Polymers, CPs）具有独特的结构，在气体分离及吸附、药物释放、催化、化学传感等领域都得到了广泛的研究。近年来，科学家创造性地把CPs引入含能材料领域，设计合成了安全性能良好、能量性质优异的新型含能配位聚合物（Energetic Coordination Polymers, ECPs），成为该领域的研究热点。目前对于高性能ECPs材料的开发主要通过不断设计结构新颖的含能配体获得，而在对已有经典富氮类分子的开发利用方面却明显不足；同时，用于构建ECPs材料的中心金属主要集中在过渡金属元素，对于更加经济环保的第I、II主族元素的研究也鲜有报道。因此，如何为先进含能材料的研发提供新的机遇成为ECPs领域探索的一个重要问题。

最近，中国工程物理研究院化工材料研究所含能材料晶体科学团队的张祺副研究员等人设计并合成了六种不同维度、结构新颖的基于碱/碱土族金属和高氮含能分子（4,5-Bis(tetrazol-5-yl)-2H-1,2,3-triazole）的含能配位聚合物。研究表明，这类化合物用作高能炸药时不仅具有良好的热稳定性、高安全性和优异的爆轰能力，同时，其中某些化合物具有非常显著的烟火剂效应，因此开辟了此类化合物丰富的含能应用前景。

图1. 通过碱/碱土族金属（Na(I)、Cs(I)、Ca(II)、Sr(II)、Ba(II)）和富氮有机骨架(4,5-Bis(tetrazol-5-yl)-2H-1,2,3-triazole)构筑ECPs。图片来源：Chem. Asian J.

热分析表明，化合物6的分解温度高达397 ℃，超过以往所报道的ECPs，长储试验显示化合物6、5分别可以在80 ℃及100 ℃高温贮存48小时，满足高温沙漠等恶劣作战环境的要求；此外，安全性试验也表明这六种化合物均为不敏感含能材料（撞击感度IS > 40 J，摩擦感度FS > 360 N）。模拟计算分析发现，这六种化合物的爆速均大于7.5 km/s，其中化合物5的爆速高达9.15 km/s，爆压为39.66 Gpa，超过大部分现役含能材料。另外，燃烧试验发现，六种化合物还具有一定的烟火剂效应，其中化合物6在燃烧时表现出长时间的闪光效应，有望用于闪光弹弹药。该研究为新一代高性能含能材料的发展提供了新的研究思路。

图2. 化合物5、6的高温长储试验。图片来源：Chem. Asian J.

图3. 六种ECPs的燃烧实验。图片来源：Chem. Asian J.

这一成果近期发表在Chem. Asian J. 上，文章的第一作者为中国工程物理研究院化工材料研究所的陈东助理研究员，通讯作者为中国工程物理研究院化工材料研究所的张祺副研究员，该文章同时选为当期杂志的封面文章。

图4. 封面文章展示。图片来源：Chem. Asian J.

该论文作者为：Dong Chen, Dong Jing, Qi Zhang, Xianggui Xue, Shaohua Gou, Hongzhen Li, Fude Nie

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Study on Six Green Insensitive High Energetic Coordination Polymers Based on Alkali/Alkali-earth Metals and 4,5-Bis(tetrazol-5-yl)-2H-1,2,3-triazole

Chem. Asian J., 2017, DOI: 10.1002/asia.201701486

团队介绍

该团队依托于中国工程物理研究院化工材料研究所含能材料基因科学研究中心，在含能材料晶体材料方面具有突出的贡献，先后获得军队科技进步奖多项，承担多项国防重要项目及基金委重大项目，具有较强的科研和工程能力以及较好的科研氛围，为年轻科研人才提供良好的科研平台。该团队的研究方向包括含能金属有机框架材料、含能共晶材料、结晶工艺等多个方面，诚邀相关方向的优秀人才加入。