随着人们达成共识，传统的含碳（C）、氢（H）、氮（N）和高能（O）材料已接近其能量极限，高能量密度不再是评估先进高能材料的唯一标准[[1], [2], [3], [4], [5]。因此，安全性、爆轰性能和合成可行性之间的平衡成为主要研究方向。协调能量、安全性和成本之间的“三角权衡”逐渐成为创新下一代高能材料的新方向[6,7。富含氮的唑环因其显著的生成焓正值和高氮含量而长期以来被视为构建高能材料的理想骨架。例如，最近报道的SYX-9[8是一种基于单四唑的高能材料，其爆速超过10000 m·s-1；然而，其高敏感性限制了其实际应用[9,10。此外，高能N5化合物在制备过程中的安全性和稳定性仍需进一步研究[11], [12], [13]。在四唑环中引入氧原子形成N-羟基四唑可以有效改善化合物的氧平衡，增加氢键的种类和数量，从而提高材料的稳定性。这是实现能量与安全性平衡的重要结构之一。近年来，基于N-羟基四唑骨架的不对称偶联和调控策略为材料性质的平衡调控提供了新的思路[14,15。
基于这一设计策略，我们尝试利用呋喃骨架来实现这种平衡。作为高能材料领域中的重要杂环体系，呋喃环含有C=N和N-O键，这些键不仅提供了强大的能量，还引入了高电负性的杂原子，作为有效的分子内氢键受体，从而增强稳定性[16,17。结合高能量的N-羟基四唑结构和高稳定性的呋喃结构是实现安全性与能量平衡的有效方法，也是我们突破高能材料领域长期存在的“三角权衡”的核心策略[18。（图1,2,3,4,5,6,7）
在本研究中，我们选择了3-氨基-4-氨基氧肟呋喃（AAOF）作为起始原料，这是一种廉价且易获得的化学原料。这一选择显著降低了原材料的采购成本和难度，同时简化了整体合成路线。通过三步高效合成流程（涉及异呋喃介导的四唑桥接），我们成功制备了一系列在能量密度、安全敏感性和合成可行性之间取得理想平衡的高能化合物。随后对氨基进行叠氮化或硝基化修饰，进一步提升了这些化合物的能量密度和爆轰性能。此外，对合成中间体的结构功能化处理得到了两种具有广泛应用前景的功能性高能材料。值得注意的是，化合物FXC-1的熔点接近100 °C，分解温度高于230 °C，并且与常见的推进剂和高能炸药成分具有良好的相容性，使其成为熔铸炸药中理想的低敏感性液相载体[19。
所有新合成的化合物均通过光谱和晶体学技术进行了全面表征，确认了其分子结构的准确性。首次获得了几种化合物的单晶X射线衍射数据，为进一步阐明控制能量和安全性能的微观结构-性质关系奠定了坚实基础。DSC和机械敏感性测试进一步验证了含有呋喃环的N-羟基四唑结构是平衡高能材料能量性能和安全特性的理想架构。
