氮元素占据了地球大气中的78%，是地球上最丰盛的物质之一，但是科学家们对氮元的认知仍然非常有限，因为氮元素本身具有多种结构形式，从气态的N2到固态的各种晶体结构。

然而，近几年中国科学家们的一项新突破，将氮元素的应用前景推向了一个全新的高度，这就是氮元素的一种全新的晶体结构——立方氮。

这项突破被称为中国的高能材料研究之一，也是全球范围内的一项重要进展，然而这个新合成的立方氮又是什么东西呢?

这种新型材料还会带来什么应用?

2020年6月20日，在中国科学技术大学的黄伟研究小组的一项创新研究中，氮元素展现出了它最完全的形态。

在常压条件下合成了一种名为立方氮(cg-N)的物质，这一发现受到广泛关注，尤其是在国际高能材料领域。

立方氮在常压条件下稳定存在的可能性几乎被认为是零，因为这种想法现在已经完全颠覆了。

立方氮和金刚石一样，都是由碳元素所构成的三维立方体结构，仅仅不同的是金刚石是四个碳原子构成一个立方单元，而立方氮，则是四个氮原子构成一个立方单元。

通过比对发现，立方氮结构和金刚石非常相似，只不过它形成的难度更大。

虽然这个世界上已经有很多超硬合金和超硬陶瓷材料，但是以元素构成的全硬度材料，被认为是最理想的材料。

众所周知，惰性气体只有在极限条件下才能发生化学反应，而三维立方体排列实际上就是惰性气体氮在极限高温高压条件下的一种反应结果，自19世纪末被合成出来以来，这种物质一直非常稀缺。

由于这种物质稳定性很差，所以又被称作超硬相物质，在高能材料领域一直占住一个重要席位。

常规意义上讲，立方氮应该是在1万MPa高温高达非常严苛条件下才能才行合成，但是黄伟教授却成功作阳极氧化铝膜下等离子体增强化学气相沉积设备，获得了常压日日第二类前驱体叠氮化钾合成立方氨样品。

这是自1956年人类新时代等离子体技术诞生以来给出可能性之后，第一次以现阶段最高能量密度前驱体成功合成立方氨样品。

经过紫外照射和微波激发等一系列序列步骤之后，黄伟教授小组研发出了一种常压下十分稳定的合成模式，使其合成速度比以往快了十万倍，为今后大规模合成前景打开了一扇窗。

研究过程历经四年磨砺，于2024年9月27日这项令人尝试振奋进展正式发表在《科学进展》杂志上。

这项成果不仅被国际认定为超硬相物质中一项重要前景突破，更重要的是，它标志着中国人也站在了世界这一高能材料研究中央。

怎么说呢，我们知道火药之所以具有爆炸性的原因就在于他能在极短时间内以极快地解放出巨量储能，但是从火药发展到TNT之后，一直来为了控制爆炸能量释放速率，大量科研团队都在努力提高火药能量密度，而TNT其实正是一个折中产物。

一般意义上的炸药应该含有多个元素才行，其中C、H、O、N都是常见元素，但是众所周知只有固态存储相控炸药，才有可能达到金刚石喷出的大颗粒，不然其他存储状态下是不可能拥有如此高的能量密度。

我们可以这样理解炸药，每一个分子都对应着一个生产力二次元格子，所以炸药的能量密度和分子数量成正比，同时分子个数又和分子体积成反比，所以一定要控制好体积才能使炸药拥有最优能量密度。

作为炸药的理想前驱体，叠氮化钾本身就是一种“骨架胶体双交联网状多分散体系”，但是尽管如此即便在这些条件下依旧仅有不到1%的可能性会产生立方氮。

再通俗点，这就好比钻石矿工第一步能获得原料钻石，第二步需要将原料钻石放到极端环境中才能获取最后精纯无暇的商品钻石。

而TNT每克具有4184J/kg的失效热值，理论上经过常压立方氨合成出来的立方氨应该达到10.29kJ/kg，这个数值简直无法相信，因为它甚至比TNT两倍多!

同时，另外实验室经过测试发现，立方氨密度可达到3.401g/cm³，这个密度与同体积TNT相比，能量密度甚至要五倍于TNT!

最重要的是这个新品级爆炸物，其分解物仅仅是单纯的氮气，不会污染环境产生废气，只会引起航天界进行特别研究开发!

可以看出无论从功效上还是环保性上，这种材料都表现得十分优异。

结合这两点特性来看，其成为可控爆炸的前景十分光明!

从1994年开始研究火箭推进剂起，黄伟教授就一直在考虑推进剂高能材料这条路，将爆炸物转化为安全可控能量工程液体物质从而实现柔性蜕变。

此次他提出“以大气氮取代飞机氢”这一有趣观点版之后更引人关注，因为如果可以像未蒸发水一样收集地球大气中各种富含氮元素实现全地球推进，那么人类就会达到爆炸物转化为安全可控能量液态物质从而实现柔性蜕变。

这项科技将震惊全球，包括连锁反应都会牵连到数个国家，一场能源革命将要展开核裂变等一系列说法将被气化收集地球大气替代。

众所皆知，火箭工作原理是推进剂催化推动火箭产生推力进而促使飞行器飞速飞行，为了节省推进剂重量并提高环境适应能力，其中关键无疑是其中云霭粒，这些粒有些是水蒸汽。

但不管怎么说，这些分子的组成都是大气气体中的各种分子组成，包括二氧化碳等废气毒素，它们在低温下成功高度集中收集并天空飞升，在这股力量作用下逃脱地球重力现象最终展开一场征服太空谜团之旅。

置身于这种革命浪潮中，我不禁联想人与当初人类文明涌起海洋能源革命浪潮时那种对未来的憧憬联想便会难以自已。