【材料】未来绿色火箭燃料——自燃型离子液体燃料

在航天航空领域，从火箭发射到火星探测器的推进系统都在使用较为“原始”的动力能源，剧毒的肼类物质（如偏二甲肼）依然是当前使用最广泛的火箭推进燃料，但该类化学物质极易挥发、剧毒和强致癌性，吸入或与皮肤接触都会造成损伤，可损害人体肝脏、眼睛，导致极高的操作、运输成本和高的安全事故风险。随着航天航空技术的飞速发展，研发更加环保和安全的绿色火箭燃料是未来科学发展的必然趋势。

经过多年探索研究，中国工程物理研究院化工材料研究所的科研人员找到了一种可替代肼类物质的火箭燃料，比肼类燃料更加安全和环保，燃料释放能量也很高。这种新型火箭燃料是一种离子液体，该燃料完全由有机阳离子和富氢硼烷阴离子组成，并以液体的形式存在。该类燃料的“离子性”特点使得作为燃料非常安全，有利于运输和存储。在与火箭氧化剂的点火实验中，展现出超短的点火延迟时间（1.7 ms），是迄今为止最快的点火延迟报道。同时，该类离子火箭燃料展现出有趣的疏水特性而且对水十分稳定，展现出明显的性能优势。

该离子液体燃料的设计原理是采用富氢的硼烷结构阴离子来实现燃料的超快自点火，巧妙利用腈基桥联策略实现了阴离子对水的高稳定性，并与合适的富燃料有机阳离子合理搭配将离子盐的熔点降低到-20度以下，这也是液体火箭燃料的熔点边界。与肼类燃料相比，离子液体燃料几乎没有可检测的蒸汽压，同时热分解温度高达200度以上，这意味着离子液体火箭推进剂的液体操作区间更宽，可满足不同高、低温环境下的发射要求。离子燃料的密度也高于肼类物质，易燃性低于肼，燃烧时仅释放出无毒的气体，比如水蒸气、氢气和二氧化碳等，是一种绿色环保型火箭燃料。在未来航天火箭和飞行器推进系统中，如果使用离子型燃料的火箭发动机测试成功，那么将引发航天航空领域的一场绿色革命。

建议WiFi下观看

相关结果以“Exploiting Hydrophobic Borohydride-Rich Ionic Liquids as Faster-Igniting Rocket Fuels”为题目，发表在《Chem. Commun.》上(Chem. Commun., 2016, DOI: 10.1039/c5cc09737a)。

http://pubs./en/Content/ArticleLanding/2015/CC/C5CC09737A

原文标题：Exploiting Hydrophobic Borohydride-Rich Ionic Liquids as Faster-Igniting Rocket Fuels