本文综述了高能量密度材料的性能特征,主要用途和研究方向,列举了已经公开的几种高能量密度材料,并详细地从实验和理论两方面总结了氮原子簇的研究现状。由于氮原子簇是一种潜在的高能量密度材料,1mol Nx分解释放约50x kcal的巨大能量且产物为无污染的氮气,因而是一种潜在的高性能武器弹药和航天飞行器燃料。然而,在通常条件下氮原子簇极难合成,且产物极不稳定,容易发生爆炸分解。本文探索常规条件下使用气相法(还原气氛)、液相法和低温法合成氮原子簇的可能性及合成方法条件和表征方法。实验发现,以体积比1:10的氨气和氢气作为反应物,采用直流电电弧放电法,得到黑色固体,其有明显晶格条纹,层间距约为0.25nm。产物的结合能分别为397.53,400.13和401.91eV,其峰面积比例分别为10.71%,49.19%和40.10%。采用铜,铂,不锈钢的材质做电极电解氨水和双氧水的混合液和氯化铵和叠氮化钠溶液,产物中都能检测到氮原子簇。使用自制的三氯化氮与叠氮化钠固体在低温下反应,同样可以检测到氮原子簇的信号。使用Gaussian03对NxNa(x=6,8,10,12,14)系列氮原子簇进行相关的理论计算,给出几何优化构型,相关热力学数据,如总能量E,定容热容CV,熵S,零点振动能ZPEs,标准生成焓?H fo,随着氮原子数的增加而增加。计算和绘制分子轨道形状,并分析其稳定性。发现N10Na最稳定,N6Na次之。