Adv. Sci.：A位阳离子中四面体氮原子排列：调控钙钛矿含能材料感度与能量的新策略

钙钛矿含能材料（PEMs）作为氧化剂与还原剂的新型组合，因其高能量、易合成和低成本等优势在爆炸物领域具有广阔前景。然而，目前已报道的PEMs摩擦感度过高，限制了其实际应用。

本研究南京理工大学张琳等人首次引入四面体氮原子排列结构的乌洛托品（urotropine）作为PEMs的A位阳离子，成功构建了四种乌洛托品基PEMs（[C₆H₁₄N₄][M(ClO₄)₃]，简称TAPs）。通过实验表征其晶体结构、反应过程、热分解行为、感度及爆轰性能，发现TAPs的晶体结构沿c轴压缩（c轴长度为a/b轴的2倍），显著降低了摩擦感度并提升了爆轰性能。

研究还提出A位阳离子硬度是影响冲击感度的关键因素，而C—H···O氢键对调控摩擦感度起重要作用。TAPs的出现为设计高能钝感PEMs提供了新思路。

文章亮点总结

1. 创新结构设计：首次将四面体氮原子排列的乌洛托品引入PEMs的A位，形成独特的沿c轴压缩的四方晶系结构，显著降低摩擦感度（最高达324 N），优于传统HMX（120 N）。

2. 关键机制揭示：提出A位阳离子硬度（化学硬度h）主导冲击感度，而C—H···O氢键网络增强晶体稳定性，从而降低摩擦感度，为含能材料设计提供理论依据。

3. 性能突破：TAP-4的爆轰速度（9.4 km/s）和压力（44.7 GPa）超越RDX（9.0 km/s, 34.9 GPa），同时保持高热稳定性（分解温度198–208°C），实现高能与低感度的协同优化。

S. Chen, Y. Gao, C. Dong, L. Shen, Y. Zeng, P. Bao, Y. Li, Z. Yi, H. Chen, S. Zhu, L. Zhang, Tetrahedral Nitrogen Atoms Arrangement in A-Site Cations: A New Approach for Regulating Sensitivity and Energy of Perovskite Energetic Materials. Adv. Sci. 2025, 2415680.

https://doi.org/10.1002/advs.202415680

学术交流QQ群

知光谷光伏器件学术QQ群：641345719

钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信

为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信pvalley2024、pvalley2019，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。