化學化工技術在軍事上的應用

為迎接人民解放軍建軍90周年的到來，科普化工特推出建軍節特輯系列，主要為了科普一下化學化工技術在軍事、國防方面的作用與影響。

今天推出第一期：化學化工技術在軍事上的應用。

1、化學化工在軍事上的應用簡史

化學化工在軍事上的應用，有著久遠的歷史。在古代軍事文獻中，就有關於在戰爭中使用毒物、刺激性煙霧和燃燒劑的記載。古代的煉丹家發現硝石、硫磺和木炭的混合物有燃燒、爆炸性，至遲在808年以前，含硝、硫、碳等組分的火藥已經在誕生。10世紀，火藥已用于軍事，出現了燃燒性火器、爆炸性火器、管形射擊火器等武器。火藥武器的使用標誌著軍事技術進入到了利用化學能的時代。

現代化學的進步和化工技術的發展，為新型材料、火炸藥和毒劑等的研製及其工業化生產創造了條件。19世紀末，研製成功了無煙火藥，引起槍炮結構和性能的重大變革。20世紀初，TNT炸藥開始用作炮彈裝葯，使炮彈和其他爆炸性武器的殺傷破壞威力成倍提高。第一次世界大戰期間，化學武器的出現，是和西歐國家的化學工業特別是染料工業的崛起分不開的，因為染料的工業化生產工藝適用於毒劑的大規模生產。

高分子化工和精細化工技術的發展，使各種具有特殊功能的化學材料和化工產品的生產與使用得以實現。40年代中期，火箭推進劑和核裝葯的出現，使導彈和核武器投入實戰使用。第二次世界大戰結束后，軍備競賽的加劇和戰爭的需要，促進了軍事化學的進步，而軍事化學和化工技術的發展，不僅為軍事領域各個方面提供了大量高性能的化工產品，而且帶動了民用工業的發展。

進入80年代以來，新材料、新能源、信息、激光、航天和核技術等高技術迅速發展，向軍事化學提出一系列新課題，為軍事化學的發展開闢了廣闊的前景。各種新型材料、發射葯、推進劑、炸藥的大量使用，使常規兵器和戰略武器的性能提高到新的水平。軍事化學的研究成果已在軍事領域得到了廣泛的應用，涉及軍用材料、火炸藥、核裝葯、毒劑和其他軍用化工產品等方面。

2、化學化工在軍事上的具體應用

（一）軍用材料

軍用材料大致可分為結構材料和功能材料兩大類。應用于軍事領域的各種新型結構材料和功能材料包括：高速飛機、導彈和航天器用的新型複合材料，微電子器件用的半導體材料，發展光電子技術所必須的光信息材料，能吸收雷達波、紅外線或聲波的隱身材料，在軍事技術上具有廣闊應用前景的高溫超導材料，製造人體器官以救治傷病員的生物材料等。

例如，具有堅強性格的未來 「第三金屬」—鈦，能製造飛機、火箭，還能製造坦克、軍艦、核潛艇等。神奇的雷達是飛機的「照妖鏡」，然而，一種叫鐵氧體的化學塗料，它能吸收雷達波。因此明察秋毫的雷達對塗有這種化學塗料的隱形飛機也無能為力。

（二）火炸藥

火炸藥包括用於發射彈丸的發射葯、火箭或導彈的推進劑以及使彈藥發生爆轟的炸藥等。它是兵器的能源。槍彈、炮彈、地雷、水雷、魚雷、航空炸彈和導彈等都必須裝填火炸藥，才能發射或爆炸，達成殺傷破壞之目的。

炸藥源於，在唐代已發明黑火藥，這是世界上最早的炸藥。黑火藥是由硝酸鉀、硫磺和炭等組成的混合火藥。它的成分配比從古到今變化不大，一般配比為：硝酸鉀75％，炭15％，硫磺10％。在這三種組分中，硝酸鉀為氧化劑，在燃燒時分解出氧，用以氧化硫磺和炭，而放出熱量和氣體產物。硝酸鉀的含量要足夠，才能使燃燒反應完全而釋放出高熱量。黑火藥三種組分燃燒時的反應如下：

20KNO3+10S+30C→6K2CO3+K2SO3+3K2S3+14CO2+10CO+10N2

1831年，英國人比克福德發明了安全導火索，為炸藥的應用創造了方便。威力較大的黃色炸藥由瑞典化學家、工程師和實業家諾貝爾發明。1846年，義大利人索布雷羅合成了硝化甘油。1863年J·威爾勃蘭德發明梯恩梯（TNT），這是一種威力很強而又相當安全的炸藥。此後，達納炸藥、無煙火藥、黑索今、C4塑膠炸藥相繼被發明，炸藥的威力和安全性能得到很大的改善。

（三）軍事四彈

軍事四彈是指煙幕彈、照明彈、燃燒彈、信號彈，它們在軍事上起了重要作用。

煙幕彈—裝有白磷，當其引爆后，白磷會在空氣中迅速燃燒：4P＋5O2→2P2O5，生成物P2O5后與空氣中的水分以生化學反應：P2O5＋H2O→2HPO3（偏磷酸），P2O5＋3H2O→2H2PO4（磷酸），這些酸液微滴與一部分未發生反應的白色小顆粒狀P2O5懸浮在空氣中便形成了煙霧。

照明彈——通常裝有鋁、鎂、硝酸鈉和硝酸鈉等物質，當引爆后，金屬鎂鋁在空氣中迅速燃燒，產生幾千度高溫，並放出含有紫外線的耀眼白光：2Mg＋O2→2MgO，4Al＋3O→2Al2O3，反應放出的熱量使硝酸鹽立即分解：2NaNO3→2NaNO2＋O2↑，Ba(NO3)2→Ba(NO2)2＋O2↑，產生的氧氣又加速了鎂、鋁的燃燒反應，使照明彈更加奪目。

燃燒彈——用一種粘合劑與汽油粘合成膠裝物，可製成凝固汽油彈。有的凝固汽油彈里添加活潑的鹼土金屬。鉀、鈣和鋇一遇水就激烈反應產生具可燃性、可爆炸的氫氣：2K＋2H2O→2KOH＋H2↑，Ba＋2H2O→Ba(OH)2＋H2↑。這樣就能發現和攻擊對方水中的目標。

信號彈——金屬和它們的化合物在焰上的灼燒，火焰可呈現各種顏色。軍事上利用這一性質可用製造各種顏色的信號彈。鍶的焰色反應呈洋紅色，因此軍事上用硝酸鍶和碳酸鍶製造紅色信號彈。

（四）核裝葯

亦稱核裝料、核燃料或核炸藥，是一種含有易裂變或可聚變核素的物質，可在瞬間釋放出巨大能量而發生爆炸。核裝葯所含的核素主要有鈾235、鈈239、氘、氚等。要製造核武器，首先要有核裝葯。

生產核裝葯是一個極其複雜的過程。例如，把鈾235從天然鈾中分離出來，就要經過鈾礦石的開採與加工、鈾化學濃縮物的提純、 核燃料元件的製造、 反應堆內輻照、核燃料后處理、同位素分離等，每一個環節都包含許多化學反應和化工操作，需要軍事化學提供知識和技能。核燃料還可用作航空母艦和潛艇的核動力能源。

（五）毒劑

軍事行動中以毒害作用殺傷人、畜的化學物質。它是化學武器的主要組成部分。自從第一次世界大戰中出現化學武器以來，隨著軍事化學和有關科學技術的發展，毒劑的品種、數量增多，毒性有了很大的提高。化學武器所使用的毒劑主要是沙林、梭曼、維埃克斯、芥子氣和氫氰酸等。此外，有的國家還研製和裝備了二元化學武器。為了有效地防禦化學武器，防化器材在軍事化學等學科的促進下，也向高效多能、準確可靠、輕便實用和靈敏自動的方向不斷發展。

1915年4月22日，德軍在比利時戰場上第一次大規模使用了氯氣，導致英法聯軍15000人中毒,其中5000人死亡。帶有苦杏仁味的氫氰酸是殺人不見血的「魔王」，在第二次世界大戰中，德國法西斯在波蘭的奧斯威辛集中營曾用這種易揮發的毒劑殺害了幾百萬人。 畢茲是一種能破壞中樞神經系統高級調節功能的毒劑。現代化學武器中,還有許多毒劑魔王：沙林、芥子氣、光氣等。

為防禦化學武器，軍事家們用具有一定濾毒作用的泥土小顆粒，制出了原始的防毒口罩。後來又根據Na2CO3、Na2S2O3與Cl2的反應原理： 2Na2CO3+Cl2+H2O===2NaHCO3+NaCl+NaClO， Na2S2O3+4Cl2+5H2O===Na2SO4+H2SO4+8HCl， 設計了浸泡過這種溶液的棉布口罩。1916年，根據活性炭具有極強吸附性能的特點，發明了世界第一個帶有眼窗面罩的防毒面具，這種裝有活性炭的防毒面具能抵抗芥子氣、沙林和路易斯氣等多種化學毒劑的進攻。它曾在第二次世界大戰拯救了成千上萬士兵的生命。

（六）軍用化工產品

在國防科技工業和各種武器裝備中，需要使用大量普通化工產品和某些具有特殊性能的化工產品，包括各種酸、鹼、燃料、油料、顏料、填料、化學試劑、特種橡膠、特種塑料、特種纖維和特種膠片等。軍隊在遂行作戰和執行日常任務過程中，需解決吃、穿以及醫療保障等問題，也要使用許多化工產品；現代化軍隊必須配備可在各種作戰條件下使用的被裝(防毒服、避彈衣、迷彩服等)和新型野戰食品，才能適應現代戰爭的需要；現代化武器殺傷力大，傷口種類複雜，軍隊醫療保障需要使用相應的特效藥物，如抗菌素、解毒藥、輻射防護劑等。在開發這些化工產品過程中，都要應用軍事化學的理論知識。

3、未來展望

新型化學材料和化合物的研製取決於分子及顯微結構設計的合理性，因此必須進行物質結構理論研究，才能在原子、分子水平上認識物質的性能與組成、結構的關係，逐步實現按軍事需要去研製各種新材料、火炸藥、毒劑和化合物。

利用脈衝光譜技術，將能較深入地揭示化學反應的本質，為尋找或設計最佳的化學過程、開發新的軍用化學產品奠定基礎。

加強化學生產工藝技術的研究，促進材料技術、微電子技術、光電子技術和生物技術的進步，可使武器系統的戰術技術性能得到不斷提高。

相信化學化工技術將能為現代化軍事工業的發展做出更多的貢獻。

素材來源：軍事化學之淺談. 百度文庫，網址：https://wk.baidu.com/view/4f69f383a300a6c30c229fa4?pcf=2#1；還有部分素材來源於網路。

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