Войти
Нанотермит или супер-термит - это метастабильный межмолекулярный композит (МПК), характеризующийся размер частиц его основных компонентов, металла и оксида металла , менее 100 нанометров. Это обеспечивает высокую и настраиваемую скорость реакции. Нанотермиты содержат окислитель и восстанавливающий агент, которые тщательно перемешиваются в нанометровом масштабе. МПК, включая нанотермитные материалы, представляют собой тип реактивных материалов, исследованных для использования в военных целях, а также для общих применений, связанных с ракетным топливом, взрывчатыми веществами и пиротехникой.
Что отличает МПК от традиционных термиты состоит в том, что окислитель и восстановитель, обычно оксид железа и алюминий, находятся в форме очень мелких порошков (наночастиц ). Это резко увеличивает реакционную способность по сравнению с порошковым термитом размером микрометров. Поскольку механизмы массопереноса, замедляющие скорость горения традиционных термитов, не так важны в этих масштабах, реакция протекает намного быстрее.
Исторически пиротехнические или взрывные применения традиционных термитов были ограничены из-за их относительно низкой скорости выделения энергии. Поскольку нанотермиты создаются из частиц реагента, близость которых приближается к атомному масштабу, скорость выделения энергии намного выше.
МИК или супертермиты обычно разрабатываются для военного использования, пропелленты, взрывчатые вещества, зажигательные устройства и пиротехника. Исследования в области военного применения наноразмерных материалов начались в начале 1990-х годов. Из-за высокой скорости реакции наноразмерные термитные материалы изучаются военными США с целью разработки новых типов бомб, в несколько раз более мощных, чем обычные взрывчатые вещества. Наноэнергетические материалы могут хранить больше энергии, чем обычные энергетические материалы, и могут использоваться новаторскими способами для регулирования выделения этой энергии. Термобарическое оружие - одно из возможных применений наноэнергетических материалов.
Существует множество возможных термодинамически стабильных комбинаций топлива и окислителя. Вот некоторые из них:
В военных исследованиях значительное внимание уделяется алюминию- оксиду молибдена, алюминию- тефлону и оксиду алюминия-меди (II). Другие протестированные композиции были основаны на наноразмерном гексогене и термопластических эластомерах. ПТФЭ или другой фторполимер может использоваться в качестве связующего для композиции. Его реакция с алюминием, аналогичная термиту магний / тефлон / витон, добавляет энергии реакции. Из перечисленных композиций, что с p Перманганат калия имеет самую высокую степень нагнетания .
. Наиболее распространенный метод получения наноэнергетических материалов - ультразвуковая обработка в количестве менее 2 г. Некоторые исследования были проведены для увеличения масштабов производства. Из-за очень высокой чувствительности этих материалов к электростатическому разряду в настоящее время типичными являются весы менее 1 грамма.
Метод получения наноразмерных или сверхмелкозернистых (УМЗ) алюминиевых порошков, ключевого компонента большинства нанотермитовых материалов, представляет собой метод динамической газофазной конденсации, впервые примененный Авторы Уэйн Данен и Стив Сон из Национальной лаборатории Лос-Аламоса. Вариант этого метода используется в индийском головном отделе Naval Surface Warfare Center. Порошки, полученные обоими способами, неотличимы. Критическим аспектом производства является возможность производить частицы размером в десятки нанометров, а также с ограниченным распределением размеров частиц. В 2002 году производство наноразмерных частиц алюминия потребовало значительных усилий, а коммерческие источники материала были ограничены. Текущий уровень производства превышает 100 кг / месяц.
Применение метода золь-гель, разработанного Рэндаллом Симпсоном, Александром Гашем и другими в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса., могут быть использованы для создания реальных смесей наноструктурированных композитных энергетических материалов. В зависимости от процесса могут производиться МИК разной плотности. Высокопористые и однородные продукты могут быть получены с помощью сверхкритической экстракции.
Как и в случае со всеми взрывчатыми веществами, целью исследований наноразмерных взрывчатых веществ было исследование контроля, но простоты. Некоторые из них могут быть воспламенены лазерными импульсами.
МИК были исследованы как возможная замена свинцу (например, стифнат свинца, азид свинца ) в капсюлях и электрических спичках. Обычно используются композиции на основе Al-Bi 2O3. ТЭН может быть необязательно добавлен.
Алюминиевый порошок может быть добавлен к нано взрывчатым веществам. Алюминий имеет относительно низкую скорость горения и высокую энтальпию горения.
Продукты термитной реакции, возникающие в результате воспламенения термитной смеси, обычно представляют собой оксиды металлов. и элементарные металлы. При температурах, преобладающих во время реакции, продукты могут быть твердыми, жидкими или газообразными, в зависимости от компонентов смеси.
Как и обычный термит, супертермит реагирует при очень высокой температуре. и трудно погасить. В результате реакции образуется опасный ультрафиолетовый (УФ) свет, требующий, чтобы реакция не наблюдалась непосредственно или использовались специальные средства защиты глаз (например, маска сварщика).
Кроме того, супертермиты очень чувствительны к электростатическому разряду (ESD). Окружение частиц оксида металла углеродными нановолокнами может сделать нанотермиты более безопасными в обращении.
