說起火藥，我們不得不提一個人，就是藥王孫思邈。對，就是那個養老虎當寵物的那位。
在《諸家神品丹法》卷五中記載了，孫思邈創的「丹經內伏硫黃法」中就掌握了由硝石、硫磺、木炭混合在一起的火藥配方。
唐人很快就把火藥實踐在了生活。在唐朝中後期，投石機飛出去的就不再是石頭，而是火藥了。把火藥做成球狀，用投石機給飛出去。後來火藥首先傳入阿拉伯國家,然後傳到希臘和歐洲乃至世界各地。對人類社會的文明進步,對經濟和科學文化的發展,起了推動作用。因此，「火藥」也被稱為中國四大發明之一。
對於高性能火藥的追求從人類發現了火藥的威力之後就從未停止。
1771 年，英國的P.沃爾夫合成了苦味酸，這是一種黃色結晶體，最初是作為黃色染料使用的（注意這一點，這說明其產生並沒有受到所謂「黑火藥的影響」，是偶然發現的，這也標誌黃色炸藥正式取代黑火藥），後來發現了它的爆炸功能，十九世紀被廣泛用于軍事，用來裝填炮彈。
1846年，義大利化學家A.索布雷把半份甘油滴入一份硝酸和兩份濃硫酸混合液中而首次製得硝化甘油，硝化甘油是一種烈性液體炸藥，輕微震動即會劇烈爆炸，危險性大，不宜生產。1862年，瑞典的A.B.諾貝爾研究出了用「溫熱法」製造硝化甘油的安全生產方法，使之能夠比較安全地成批生產。
再後來，諾貝爾用硝化甘油代替乙醚和乙醇，也製成了類似的無煙火藥。他還將硝酸銨加入達納炸藥，代替部分硝化甘油，製成更加安全而廉價的 「特種達納炸藥」，又稱 「特強黃色火藥」。
到如今，環三次甲基三硝胺（RDX）和TNT及相關混合裝藥共同統治了炸藥領域的半壁江山。但是人類對於炸藥的從來沒有停止。
目前，基於化學能的含能材料已經到達了一個瓶頸，高能量密度炸藥成為了科學家探索的一個新方向。而超高能量密度材料的標準大概只有金屬氫、全氮類物質和核同質異能素之類才能達到。
含能材料（Energetic Material）是一類含有爆炸性基團或含有氧化劑和可燃物、能獨立進行化學反應並輸出能量的化合物或混合物，是軍用炸藥、發射藥和火箭推進劑配方的重要組成部分。
氫本身就是一種能量巨大的燃料，在常溫下是一種氣體，在低溫下可以成為液體，在溫度降到零下259℃時即為固體。如果對固態氫施加幾百萬個大氣壓的高壓，就可能成為金屬氫。地球自然界是不存在金屬氫的，人們預計，在木星和土星地核處的強大壓力和低溫下，才會存在液態和固態的金屬氫。
金屬氫更是一種高密度、高儲能材料，而且還可能具備高溫超導性，其本身就儲藏著十分巨大的能量，這一數值理論上比普通的TNT炸藥要大30─40倍，這樣的威力單獨用於做炸彈就已經非常厲害了，如果能夠將其用於戰術型氫彈初級，取代原先的核裂變材料，那威力更是不可小覷，因此被美方的科研人員視為製造「亞核」武器的理想材料。
到目前為止只有美國的哈佛大學實驗室聲稱成功製造出金屬氫。不過該樣本已於2017年2月22日由於操作失誤而消失，不過哈佛大學實驗室的這一成果還是飽受各國科學界的爭議，很多機構都認為哈佛在這一實驗上造假。
另外金屬氫還處於一次做出微克級，用的還是極其昂貴的儀器——金剛石對頂砧，所以可能離實用還有很大的距離。
金剛石對鑽
全氮類物質主要包括離子型、共價型和聚合氮等3類，隨著研究的不斷深入，人們對全氮結構的了解程度不斷提高。全氮類超高含能材料（炸藥）的能量可達3倍TNT以上，具備高密度、高能量、爆轟產物清潔無污染（爆炸產物為氮氣，無污染）、穩定安全等特點。理論上，全氮類物質的能量水平可達10^4~10^5焦耳/克級別。
全氮類物質的相關材料的研製成功有望在炸藥、火箭推進劑和新一代無污染氫彈等領域產生驚人的發展。甚至能夠用來製造科幻片中的「N2爆彈」。
但是人們對全氮類物質的了解一直沒有取得深入進展，1772年從大氣中分離出來 N2 以後 ，直 到 1890 年 Curtius 和 Radenhausen 才 發 現了第一種全氮離子 N3- ，但此後，其他與全氮物質的相關研究一度止步不前。第二次世界大戰以後，相關全氮物質的研究得到了極大關注:在合成方面，用於製備全氮離子的前驅體芳基五唑直到1956年首次被合成，全氮類化合物的理論計算也得到了進一步的發展。
1998年，美國科學家卡爾·克里斯特於合成了一種名為「N5+」的物質（也就是全氮陽離子），僅僅鹽粒大小，就炸毀了一個通風櫥，又稱為「鹽粒炸彈」。讓人類第一次見識到了純氮物種的威力。這是在化學史上自 N3- 以後百年來第一次得到 N5 粒子，是有史以來分離出來的第三個全氮物質。
被炸毀的實驗室
但是人們後來想要穩定地製備出全氮陽離子一直沒有成功，從那以後，關於全氮類物質的研究進展就幾乎為零。
全氮陽離子
而我國科學家來自南理工的胡炳成教授團隊成功合成世界首個全氮陰離子鹽（N5-)。而這也表示我國以後的軍事力量大概會和周邊地區形成斷代級別的差異。
因為沒有找到胡炳成教授的照片，所以放一個南京理工大學的牌子
合成全氮陰離子鹽（N5-)最大的困難就是五元氮環不穩定，即使很弱的氧化劑也能造成其分解。正如我們在文章中論述的那樣，Fe3+都能造成氮氮鍵的斷裂，這也是國內外科學家們一直未能切斷C-N鍵而保持五元氮環的完整性的原因，這是一項困擾科學界長達半個世紀的難題！
而胡炳成教授團隊創造性採用間氯過氧苯甲酸和甘氨酸亞鐵分別作為切斷試劑和助劑，通過氧化斷裂的方式首次製備成功室溫下穩定全氮陰離子鹽。熱分析結果顯示這種鹽分解溫度高達116.8 ℃，具有非常好的熱穩定性。
全氮陰離子鹽 圖源：知乎 博麗靈夢
胡炳成教授表示，在全氮陰離子鹽中N5ˉ離子呈環狀結構，五個氮原子上的電子離域共軛而使N5ˉ離子環具有一定的芳香性，而之前美國合成的全氮陽離子N5＋是鏈狀的，因此，全氮陰離子的穩定性好於全氮陽離子。
另外在合成方面全氮陰離子鹽具有實驗操作簡單，所用原料都很安全，不存在毒性和腐蝕性，而全氮陽離子的合成需要使用毒、腐蝕性大的氫氟酸。
合成路線以及同位素標記的產物合成（圖源：知乎 博麗靈夢）
全氮陰離子鹽的爆炸能量達到TNT炸藥的3-10倍，最高可以達到25~35倍。爆速從9000米每秒提升到14000米每秒以上，爆壓從30至40吉帕提升到90吉帕。
作為廣島原子彈引發臨界核裂變效果「扳機」的奧克托今炸藥，其爆能也不過是1.7倍TNT的威力。如果我們能夠將全氮陰離子鹽百分百發揮，那麼我們在火力上甚至能夠壓制美國。
除了可以作為炸藥之外，在用作火箭推進劑時，全氮高能材料能顯著延長發動機的工作時間（即提高比沖），更高比沖的固體發動機在不增加飛彈體積的情況下，將顯著提升飛彈射程。你可以想像一下，如果結合大威力高能炸藥，現有體系下的中距彈就可能達到霹靂-1X的性能水平，具備超遠射程和對超音速巡航目標的殺傷能力。
因為更小的體積擁有更強的威力，戰鬥機可以像戰艦一樣攜帶大量的飛彈進行作戰。而在作為核武器扳機方面，在同等威力的情況下至少可以縮小一半的體積和質量。
舉個例子，美國的大型運輸機MC-130型號機，可以載重13600千克。重達9800公斤的GBU-43炸彈相當於11噸TNT炸藥的效果，那麼相同重量的全氮陰離子鹽炸藥呢？
現有高能炸藥中，哪怕是奧克托今炸藥也因為成本高昂，與TNT混用並且只使用於飛彈和水中兵器的高能戰鬥部上。如果全氮陰離子鹽的合成產率沒有問題，其應用要比現有的各種硝基高能炸藥更為廣泛——甚至真有在「當量價格比」上超過TNT的可能。
作為氫彈的常規裝藥的設想，以其可能的綜合性能，只要找到合適的中子源可能就有希望。但至少可以在同等威力的前提下，縮小一半的體積和質量。
如果再搭配其他高精尖技術，比如說王海福教授的「活性毀傷元技術」，王海福教授研發的「活性毀傷元技術」具備動能穿孔和爆炸作用雙重毀傷機制，高速命中目標發生爆炸，其爆炸原理應當來自材料與硬質物體高速撞擊的能量。要發揮新型破片最大殺傷力，最好是目標外部結構強度較弱，容易被貫穿，內部又有結構強度 較高的目標，在被撞上後可以引爆毀傷元件，造成更大破壞。
如果這項技術配合全氮陰離子鹽，穿甲爆破燃燒瞬間完成，那真的叫毀天滅地。（PS：這項技術在國家科學技術獎勵大會獲得了二等獎）
最重要的是，全氮陰離子鹽合成原料價格相當低廉。選用的材料中最貴的也不過就是甘氨酸亞鐵[Fe(Gly)2]，真真是白菜價！
古代中國自從發現黑火藥以來，在相關領域一直是世界領先。直到明代時，中國的火銃和其他熱兵器也十分先進。但是在近代，由於沒能跟上科技進步，被當年自己發明的火藥打開了大門。
而如今全氮陰離子鹽的合成則表示我們中國人在新一代火藥製成上走在了世界先列的位置，重新為我們掙回了一口氣。除此之外，中科院中科院合肥物質科學研究院亞歷山大·岡察洛夫團隊的科研人員成功合成了超高含能材料聚合氮和「金屬氮」。
目前，只有中國在新一代火藥上取得了多方面的突破，就連美國都沒有穩定地合成出金屬氫或者純氮類物質。可以說，中國在新一代火藥上可以說實實在在地全方位領先世界，笑傲全球，未來，運用在高能戰鬥部、核武器常規裝藥和高能固體推進劑方面。也將會成為國家的核心威懾力量。
目前胡炳成還在為實現全氮陽離子（N5＋）和五唑陰離子（N5ˉ）的成功組合而努力，讓我們一起為他加油！