從生物質到火炸藥：含能材料的生物合成

咸 漠，曹玉錦

（中國科學院青島生物能源與過程研究所生物基材料重點實驗室，山東青島266101）

引 言

含能材料是一類能獨立進行化學反應并輸出能量的化合物或混合物，它們在武器裝備中完成毀傷、推進、拋射等軍事目的，決定著武器裝備的威力、安全性、可靠性和實用性等技術指標，是提升武器裝備作戰能力的關鍵。傳統的含能材料制備技術通常是以石油及其衍生產品為原料采用化學法進行合成，在世界特別是我國石油資源短缺的情況下，原料供給及穩定性方面存在安全性問題；化學法制備含能材料過程中普遍使用酸、堿、貴金屬、重金屬催化劑，對環境污染嚴重；化學催化存在選擇性差的問題，產生大量的副產品，是含能材料工業污染嚴重及終產品性能不佳的重要原因；化學合成過程反應往往比較劇烈，不易控制，過程安全性差；這些都制約著含能材料化學合成技術的應用。

綠色生物合成作為顛覆性技術，是含能材料制備領域技術變革的共性迫切需求。它使用葡萄糖、木糖等碳水化合物作為原料，是生物質可再生資源，地球上每年制造量巨大，對解決我國資源短缺的問題具有戰略意義；生物催化劑產生自生命體，對環境污染低；生物催化過程選擇性高，產生的副產物少，減少了分離成本，同時也減少了雜質帶入含能材料終產品的可能性，對武器裝備的可靠性提升有重要意義；生物反應過程條件溫和，易于控制，多在常溫常壓下進行，對人和設備造成損失的可能性小。……