Энергетическая эффективность TNT, улучшенная алюминиевыми наночастицами

Ученые армии продемонстрировали, что энергетические характеристики могут быть значительно улучшены путем смешивания ТНТ с наночастицами алюминия. Ожидается, что это взрывное обнаружение увеличит досягаемость огневой мощи армии США на фронте войны.

Частицы собственного алюминия с увеличением 150 000 ×. (Image credit: ARL)

Ученые из Исследовательской лаборатории армии США и Техасского технического университета показали почти 30% улучшение скорости детонации TNT за счет добавления инновационных алюминиевых наночастиц, в которых нативная оболочка из оксида алюминия замещена окислительной солью, известной как гексагидрат иодата алюминия, или AIH.

Просветительская электронная микроскопия высокого разрешения (ТЕА) была проведена доктором Чи-Чин Ву из ARL, исследователем материалов, который руководит исследованиями в области плазмы для лаборатории исследований энергетических материалов лаборатории в отделе летальных исходов Управления исследований оружия и материалов, впервые выявить структуру алюминиевых наночастиц, покрытых AIH.

Согласно Wu, это революционное исследование открывает дверь для использования алюминия и перспективных других металлических наночастиц во взрывоопасных составах, чтобы увеличить дальность и разрушительную силу армейских систем вооружения, что является главной целью армейской «дальности дальности» Fires "

Мы считаем, что эти результаты показывают огромные перспективы для повышения эффективности детонации обычных военных взрывчатых веществ с наночастицами алюминия в первый раз. «

Д-р. Дженнифер Готфрид, соавтор

Это исследование, посвященное изучению пути, было описано в статье под названием «Улучшение взрывоопасности алюминиевых наночастиц с гексагидратом йодата алюминия (AIH)», опубликованной 28 мая 2018 года Дженнифер Л. Готфрид, Дилан К. Смит, Chi-Chin Wu и Michelle L. Pantoya в журнале с высоким ударом Научные доклады.

Исследователи обнаружили, что оболочка AIH эффективно защищает кристаллический алюминиевый сердечник от нежелательного окисления, где оболочка выглядит как выступающие узлы на поверхности алюминия.

Эта специальная морфологическая особенность и инновационная структура сердцевины-оболочки улучшают реактивность, которая была вызвана лазерным воздушным ударом из экспериментов по энергетическим материалам, новой лабораторной методикой испытаний энергии, разработанной Готфридом

В этом методе на образец воздействует сфокусированный лазерный импульс большой энергии, чтобы интенсивно разлагать взрывчатые молекулы.

Когда лазер взаимодействует с материалом, создается лазерно-индуцированная плазма, а также ударная волна, которая расширяется в окружающий воздух. Затем энергия, высвобождаемая из взрывного образца, может быть экспериментально рассчитана путем оценки скорости удара, вызванной лазером, с использованием высокоскоростной камеры.

Давным-давно было выдвинуто предположение, что наночастицы алюминия обладают способностью улучшать энергетические характеристики пропеллентов и взрывчатых веществ из-за их высокого энергетического содержания и потенциала для быстрого горения.

Это связано с тем, что они имеют чрезвычайно большие площади поверхности, чем их общий объем и очень большая теплота реакции.

Тем не менее, поверхность наночастиц алюминия естественным образом окисляется на воздухе, образуя толстую оболочку из оксида алюминия, обычно 20 мас.%.

Эта оболочка уменьшает энергетическое содержание наночастиц, сводя к минимуму количество активного алюминия; он также может обнаруживать скорость высвобождения энергии, поскольку он функционирует как барьер для реакции алюминия с взрывчатым веществом. Следовательно, взрывные характеристики могут быть значительно увеличены за счет замены оксидной оболочки, как это было успешно достигнуто ТТУ

Теперь исследователи проведут дополнительные исследования в области энергетики с наночастицами алюминия в сотрудничестве с командованием армии США по разработке, разработке и инженерному командованию армии США в Пикатинни-Арсенале, Нью-Джерси и Исследовательской лаборатории ВВС.

Очень интересно продвигать науку до такой степени, что мы можем быстрее использовать химическую энергию из металлических частиц. Это захватывающее время для преобразования технологии генерации энергии. «

Профессор Мишель Л. Пантоя, Техасский технический университет.

Source link