羅勝年，Michel Gozin

a School of Materials Science and Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China

b School of Chemistry, Faculty of Exact Sciences, Tel Aviv University, Tel Aviv 69978, Israel

Engineering含能材料及交叉科學(xué)專題包括來自中國、德國和美國的7篇文章。專題的主題覆蓋含能材料合成和表征、含能性質(zhì)和燃燒性能、超高壓行為和實驗診斷技術(shù)。鑒于合成在含能材料領(lǐng)域的持續(xù)重要性，含能材料及交叉科學(xué)專題的大部分文章涉及新型含能材料的化學(xué)、物理和超高壓合成。含能材料在制備、加工或外刺激如沖擊壓縮下的熱力、物理和化學(xué)過程本質(zhì)上是多尺度的。了解含能材料結(jié)構(gòu)-加載-性能關(guān)系要求時空分辨診斷技術(shù)，但診斷方法研究遠遠落后于合成。因此，一篇綜述文章致力于研究新型診斷技術(shù)。

毛河光等從高壓角度展望了單鍵聚合氮和原子金屬氫，而這兩種物質(zhì)通常被認為是終極含能材料。這兩種含能材料的高壓合成通常需要數(shù)百吉帕超高壓，這限制了它們的直接應(yīng)用。但是，研究這些材料的穩(wěn)定性、亞穩(wěn)定性和基礎(chǔ)性質(zhì)可以為通過其他合成路徑尋找極端含能材料提供有價值的信息。

無碳氫的五唑陰離子分解為氮氣時釋放大量的能量。林秋漢等展示了他們關(guān)于環(huán)五唑陰離子的觀點。無水金屬五唑鹽是一種潛在的綠色、無毒的高能起爆藥。聯(lián)氨五唑鹽和羥胺五唑鹽含氮量達到95%，是具有最佳性能和應(yīng)用潛力的非金屬五唑鹽。五唑鹽和官能團修飾五唑鹽化合物的高效合成是五唑類化學(xué)的一個主要方向。Wozniak和Piercey重點關(guān)注環(huán)五唑陰離子含能材料及其實驗合成，內(nèi)容包括歷史意義、前驅(qū)體、合成路徑、穩(wěn)定影響因子、含環(huán)五唑化合物的含能性能，并展望了未來實驗研究的方向。這兩篇展望和綜述文章對于發(fā)展環(huán)五唑陰離子作為下一代環(huán)境友好炸藥是相當(dāng)有用的。

發(fā)展先進高能材料是含能材料領(lǐng)域最重要的關(guān)注點，并且其發(fā)展可在不同的尺度上實現(xiàn)。馮永安等報道了一種有前途的熔環(huán)獨特二維層狀晶體結(jié)構(gòu)含能材料——4-硝基-7-疊氮基-吡唑-[3,4-d]-1,2,3-三嗪-2-氧化物（NAPTO）。該材料具有高能量、低感度和高熱解溫度。二維層狀結(jié)構(gòu)通過層間滑移減緩?fù)饨绱碳?，從而降低感度。尚宇等以NH3OH+/NH2NH3+作為B位陽離子，通過簡單放大合成路徑合成兩種不含金屬的六角鈣鈦礦化合物(H2dabco)B(ClO4)3（H2dabco2+是1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓離子）。這些材料有高晶體密度、正形成焓、高爆轟性能和優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。

陳書文等報道了利用噴霧造粒法制備新含能亞穩(wěn)態(tài)混合納米復(fù)合物。這些亞穩(wěn)態(tài)混合納米復(fù)合物使用鋁（Al）納米顆粒作為燃料、高氯酸銨（AP）和聚偏二氟乙烯（PVDF）作為氧化劑。摻入石墨烯氧化物（GO）提高了Al@AP/PVDF的固相反應(yīng)速率，同時改善了熱穩(wěn)定性。Al@AP/PVDF-GO良好的界面接觸和顆粒分布增強了熱傳導(dǎo)速率，減少了納米鋁顆粒團聚，同時加快燃燒反應(yīng)速率。該工作演示了一種改善鋁基亞穩(wěn)態(tài)混合納米復(fù)合物的能量釋放速率和燃燒效率的新策略。

最后，張抑揚等適時回顧了一些新興或較少應(yīng)用到含能材料的新型跨多時空尺度診斷方法，包括X射線成像/衍射/散射、相干X射線衍射成像、太赫茲和光吸收/發(fā)射光譜和激光速率/位移干涉技術(shù)。針對的科學(xué)和工程問題包括缺陷、強度、變形、熱點、相變、反應(yīng)和沖擊或熱感度。他們介紹了探測和數(shù)據(jù)分析的基本原理并輔以示例說明。這些診斷技術(shù)特別適用于原位表征含能材料性能，揭示化學(xué)-物理-力學(xué)機理，構(gòu)建結(jié)構(gòu)-加載-性能關(guān)系，指導(dǎo)含能材料合成和加工。