走进含能材料大家族系列专题稿件（二）——性烈如火的起爆药

　　出品：科普中国

　　作者：鸿爪雪梨

　　策划：武玥彤

　　监制：光明网科普事业部

走进含能材料大家族系列专题稿件（二）——性烈如火的起爆药

　　在近代含能材料发展的早期，含能材料的种类较少且分类粗糙，一般以问世先后和材料基团作为分类依据。早期的含能材料功能较为单一，且一度以追求更大的爆炸威力为最优先考量。

　　随着含能材料在军事上的广泛运用，人们逐渐发现，在不同场合下，对含能材料的要求是不同的，如对于炮弹装药来说，要求威力尽可能的大，但同时必须足够的安全、耐高压，以防止在炮膛内爆炸，但这就带来了一个矛盾，早期的激发方式仅点燃或机械撞击两种，如果炸药足够钝感，则往往会带来不能可靠激发的问题，这个时候，一类既能输出合适的起爆能量，其本身的威力又不会过高的含能材料有了用武之地。这一类含能材料统称为起爆药。起爆药是外力激发和炸药引爆的桥梁，起爆药的存在，使人类可以进一步的提升炸药的安全性，而将起爆的可靠性交给起爆药来负责。

　　通过含能材料的释能原理，我们知道含能材料虽然化学热不高，但是反应速率极快，因此化学反应的功率极大，起爆药的原理也是如此。与炸药相比，起爆药的爆速较低，目前的常规起爆药，爆速一般在2000m/s~5000m/s，而炸药的爆速一般在7000m/s~9000m/s。但与此同时，起爆药在被点火（热）后，燃烧转爆轰所需时间极短，一般只需要微秒或纳秒，而炸药则需要的时间更长。起爆药一经点火而不会出现熄灭，并迅速的发生爆轰，而猛炸药经点火燃烧不仅需要更长的燃烧时间，有时还会出现熄火。起爆药的点火特性使他具有了高敏感度，在外界很小的能量刺激下就可以输出冲击波，从而可以引爆炸药。

　　1800年，英国人爱德华·霍华德公开了雷汞的制作方法和性质，作为第一种真正意义上的起爆药，雷汞从此登上了军事舞台。17年后，英国人把雷汞压入铜盂，第一个现代火工品——火帽诞生了，火帽的出现显著提高了步枪射速，对近代步枪发展做出来重大贡献；1864年，诺贝尔把雷汞装入铜管，制造出了第一个雷管，由此开启了起爆药引爆猛炸药的新思路。一直到第一次世界大战结束时，雷汞都是枪弹火帽、炮弹雷管的唯一装药。雷汞的出现直接推动了以机械能（针刺、撞击）为激发方式的第一代火工品的诞生。

松装状态的雷汞单质

（图片来自网络）

　　二战促进了各种新武器的发展，这段时期也是起爆药学科发展最为迅速的时期。由于雷汞的安定性能相对较差、有剧毒，含雷汞的击发药易腐蚀炮膛和药筒，人们一直在寻找雷汞的替代物。1891年，T.Cuitius首先制得了叠氮化铅并逐渐推广至军事领域，至1946年，更安全，工艺性更好的糊精叠氮化铅已完全实现了多批号的大规模生产。至今，叠氮化铅基的起爆药仍是军民产品中运用最广泛的起爆药。

装药为叠氮化铅、斯蒂芬酸铅等混合物的电雷管

（图片来自网络）

　　此外，1930年前后，苏联、德国等军事大国都开始正式生产斯蒂芬酸铅、四氮烯等无腐蚀无雷汞击发药，许多著名的击发药配方，都是以这两种物质为主要成分。起爆药的发展直接推动了火工品的发展，从而为大威力弹药、大药量弹药提供了技术基础，使这些弹药更加安全，功能更加多样化。

　　20世纪70年代以后，传统的起爆药难以适应先进火工品的发展，安全钝感性的起爆药迎来了新一轮的研发热，各无重金属的环保型药剂、激光雷管专用的高氯酸·四氨·双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ) （BNCP）及其改性物、冲击片雷管专用起爆药、粒度仅30nm的纳米击发药等各种新式起爆药先后出现，使先进火工品得以向更高的安全性和可靠性、微型集成化、信息智能化和数字化的方向发展。

　　划重点

　　起爆药的爆速较炸药低，但是燃烧转爆轰快。常规起爆药的爆速一般在2000m/s~5000m/s，而炸药的爆速一般在7000m/s~9000m/s。但起爆药燃烧转爆轰所需时间极短，一般只需要微秒或纳秒，即起爆药爆炸变化加速度的增长比猛炸药快得多。新型的起爆药更加强调安全可靠、环保无毒以及功能多样化，直接推动了先进火工品和现代高新武器的发展。