岁月静好是因为有人替你负重前行,今天向最可爱的中国军人致敬!当然,军事国防的发展,也离不开化工行业默默作出的贡献。在中国人民解放军建军91年之际,就让我们一起来看看,化工在军事上都有哪些重要的应用吧。
化学化工在军事上的具体应用
军用材料
军用材料大致可分为结构材料和功能材料两大类。应用于军事领域的各种新型结构材料和功能材料包括:高速飞机、导弹和航天器用的新型复合材料,微电子器件用的半导体材料,发展光电子技术所必须的光信息材料,能吸收雷达波、红外线或声波的隐身材料,在军事技术上具有广阔应用前景的高温超导材料,制造人体器官以救治伤病员的生物材料等。
例如,具有坚强性格的未来 “第三金属”—钛,能制造飞机、火箭,还能制造坦克、军舰、核潜艇等。神奇的雷达是飞机的“照妖镜”,然而,一种叫铁氧体的化学涂料,它能吸收雷达波。因此明察秋毫的雷达对涂有这种化学涂料的隐形飞机也无能为力。
火炸药
火炸药包括用于发射弹丸的发射药、火箭或导弹的推进剂以及使弹药发生爆轰的炸药等。它是兵器的能源。枪弹、炮弹、地雷、水雷、鱼雷、航空炸弹和导弹等都必须装填火炸药,才能发射或爆炸,达成杀伤破坏之目的。
炸药源于我国,在唐代我国已发明黑火药,这是世界上最早的炸药。黑火药是由硝酸钾、硫磺和炭等组成的混合火药。它的成分配比从古到今变化不大,一般配比为:硝酸钾75%,炭15%,硫磺10%。在这三种组分中,硝酸钾为氧化剂,在燃烧时分解出氧,用以氧化硫磺和炭,而放出热量和气体产物。硝酸钾的含量要足够,才能使燃烧反应完全而释放出高热量。黑火药三种组分燃烧时的反应如下:
20KNO3+10S+30C→6K2CO3+K2SO3+3K2S3+14CO2+10CO+10N2
1831年,英国人比克福德发明了安全导火索,为炸药的应用创造了方便。威力较大的黄色炸药由瑞典化学家、工程师和实业家诺贝尔发明。1846年,意大利人索布雷罗合成了硝化甘油。1863年J·威尔勃兰德发明梯恩梯(TNT),这是一种威力很强而又相当安全的炸药。此后,达纳炸药、无烟火药、黑索今、C4塑胶炸药相继被发明,炸药的威力和安全性能得到很大的改善。
军事四弹
军事四弹是指烟幕弹、照明弹、燃烧弹、信号弹,它们在军事上起了重要作用。
烟幕弹—装有白磷,当其引爆后,白磷会在空气中迅速燃烧:4P+5O2→2P2O5,生成物P2O5后与空气中的水分以生化学反应:P2O5+H2O→2HPO3(偏磷酸),P2O5+3H2O→2H2PO4(磷酸),这些酸液微滴与一部分未发生反应的白色小颗粒状P2O5悬浮在空气中便形成了烟雾。
照明弹——通常装有铝、镁、硝酸钠和硝酸钠等物质,当引爆后,金属镁铝在空气中迅速燃烧,产生几千度高温,并放出含有紫外线的耀眼白光:2Mg+O2→2MgO,4Al+3O→2Al2O3,反应放出的热量使硝酸盐立即分解:2NaNO3→2NaNO2+O2↑,Ba(NO3)2→Ba(NO2)2+O2↑,产生的氧气又加速了镁、铝的燃烧反应,使照明弹更加夺目。
燃烧弹——用一种粘合剂与汽油粘合成胶装物,可制成凝固汽油弹。有的凝固汽油弹里添加活泼的碱土金属。钾、钙和钡一遇水就激烈反应产生具可燃性、可爆炸的氢气:2K+2H2O→2KOH+H2↑,Ba+2H2O→Ba(OH)2+H2↑。这样就能发现和攻击对方水中的目标。
信号弹——金属和它们的化合物在焰上的灼烧,火焰可呈现各种颜色。军事上利用这一性质可用制造各种颜色的信号弹。锶的焰色反应呈洋红色,因此军事上用硝酸锶和碳酸锶制造红色信号弹。
核装药
亦称核装料、核燃料或核炸药,是一种含有易裂变或可聚变核素的物质,可在瞬间释放出巨大能量而发生爆炸。核装药所含的核素主要有铀235、钚239、氘、氚等。要制造核武器,首先要有核装药。
生产核装药是一个极其复杂的过程。例如,把铀235从天然铀中分离出来,就要经过铀矿石的开采与加工、铀化学浓缩物的提纯、 核燃料元件的制造、 反应堆内辐照、核燃料后处理、同位素分离等,每一个环节都包含许多化学反应和化工操作,需要军事化学提供知识和技能。核燃料还可用作航空母舰和潜艇的核动力能源。
毒剂
军事行动中以毒害作用杀伤人、畜的化学物质。它是化学武器的主要组成部分。自从第一次世界大战中出现化学武器以来,随着军事化学和有关科学技术的发展,毒剂的品种、数量增多,毒性有了很大的提高。化学武器所使用的毒剂主要是沙林、梭曼、维埃克斯、芥子气和氢氰酸等。此外,有的国家还研制和装备了二元化学武器。为了有效地防御化学武器,防化器材在军事化学等学科的促进下,也向高效多能、准确可靠、轻便实用和灵敏自动的方向不断发展。
1915年4月22日,德军在比利时战场上第一次大规模使用了氯气,导致英法联军15000人中毒,其中5000人死亡。带有苦杏仁味的氢氰酸是杀人不见血的“魔王”,在第二次世界大战中,德国法西斯在波兰的奥斯威辛集中营曾用这种易挥发的毒剂杀害了几百万人。 毕兹是一种能破坏中枢神经系统高级调节功能的毒剂。现代化学武器中,还有许多毒剂魔王:沙林、芥子气、光气等。
为防御化学武器,军事家们用具有一定滤毒作用的泥土小颗粒,制出了原始的防毒口罩。后来又根据Na2CO3、Na2S2O3与Cl2的反应原理: 2Na2CO3+Cl2Cl2+H2O===2NaHCO3+NaCl+NaClO,Na2S2O3+4Cl2+5H2O===Na2SO4+H2SO4+8HCl, 设计了浸泡过这种溶液的棉布口罩。1916年,根据活性炭具有极强吸附性能的特点,发明了世界第一个带有眼窗面罩的防毒面具,这种装有活性炭的防毒面具能抵抗芥子气、沙林和路易斯气等多种化学毒剂的进攻。它曾在第二次世界大战拯救了成千上万士兵的生命。
军用化工产品
在国防科技工业和各种武器装备中,需要使用大量普通化工产品和某些具有特殊性能的化工产品,包括各种酸、碱、燃料、油料、颜料、填料、化学试剂、特种橡胶、特种塑料、特种纤维和特种胶片等。军队在遂行作战和执行日常任务过程中,需解决吃、穿以及医疗保障等问题,也要使用许多化工产品;现代化军队必须配备可在各种作战条件下使用的被装(防毒服、避弹衣、迷彩服等)和新型野战食品,才能适应现代战争的需要;现代化武器杀伤力大,伤口种类复杂,军队医疗保障需要使用相应的特效药物,如抗菌素、解毒药、辐射防护剂等。在开发这些化工产品过程中,都要应用军事化学的理论知识。
未来展望
新型化学材料和化合物的研制取决于分子及显微结构设计的合理性,因此必须进行物质结构理论研究,才能在原子、分子水平上认识物质的性能与组成、结构的关系,逐步实现按军事需要去研制各种新材料、火炸药、毒剂和化合物。
利用脉冲光谱技术,将能较深入地揭示化学反应的本质,为寻找或设计最佳的化学过程、开发新的军用化学产品奠定基础。
加强化学生产工艺技术的研究,促进材料技术、微电子技术、光电子技术和生物技术的进步,可使武器系统的战术技术性能得到不断提高。
相信化学化工技术将能为现代化军事工业的发展做出更多的贡献。
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