Nano termit - Nano-thermite

Nano-termit veya süper termit , ana bileşenlerinin, bir metalin ve bir metal oksitin 100 nanometrenin altında bir partikül boyutu ile karakterize edilen yarı kararlı moleküller arası bir kompozittir (MIC'ler) . Bu, yüksek ve özelleştirilebilir reaksiyon hızlarına izin verir. Nano-termitler , nanometre ölçeğinde yakından karıştırılan bir oksitleyici ve bir indirgeyici madde içerir. Nano-termitik malzemeler de dahil olmak üzere MIC'ler, askeri kullanım için ve ayrıca itici gazlar, patlayıcılar ve piroteknik içeren genel uygulamalar için araştırılan bir tür reaktif malzemedir .

MIC'leri geleneksel termitlerden ayıran şey, oksitleyici ve indirgeyici ajanın, normalde demir oksit ve alüminyumun son derece ince tozlar ( nanopartiküller ) formunda olmasıdır . Bu , mikrometre boyutundaki toz termite göre reaktiviteyi önemli ölçüde artırır . Geleneksel termitlerin yanma hızlarını yavaşlatan kütle taşıma mekanizmaları bu ölçeklerde çok önemli olmadığı için reaksiyon çok daha hızlı ilerler.

Potansiyel kullanımlar

Tarihsel olarak, geleneksel termitler için piroteknik veya patlayıcı uygulamalar, nispeten yavaş enerji salınım oranları nedeniyle sınırlandırılmıştır. Nanotermitler, atom ölçeğine yaklaşan yakınlıklara sahip reaktan parçacıklardan oluşturulduğundan, enerji salım oranları çok daha fazladır.

MIC'ler veya süper termitler genellikle askeri kullanım, itici gazlar , patlayıcılar, yanıcı cihazlar ve piroteknikler için geliştirilmiştir . Nano boyutlu malzemelerin askeri uygulamalarına yönelik araştırmalar 1990'ların başında başladı. Yüksek tepkime hızları nedeniyle, nano-termitik malzemeler, geleneksel patlayıcılardan birkaç kat daha güçlü yeni bomba türleri geliştirmek amacıyla ABD ordusu tarafından inceleniyor. Nanoenerjetik malzemeler, geleneksel enerjik malzemelerden daha fazla enerji depolayabilir ve bu enerjinin salınımını uyarlamak için yenilikçi şekillerde kullanılabilir. Termobarik silahlar , nanoenerjetik malzemelerin potansiyel bir uygulamasıdır.

Türler

Termodinamik olarak kararlı birçok olası yakıt oksitleyici kombinasyonu vardır. Onlardan bazıları:

Askeri araştırmalarda, alüminyum- molibden oksit , alüminyum- Teflon ve alüminyum-bakır(II) oksit büyük ilgi görmüştür. Test edilen diğer bileşimler, nano boyutlu RDX'e ve termoplastik elastomerlere dayalıydı . Bileşim için bir bağlayıcı olarak PTFE veya diğer floropolimer kullanılabilir . Magnezyum/teflon/viton termite benzer şekilde alüminyum ile reaksiyonu, reaksiyona enerji katar. Listelenen bileşimlerden potasyum permanganat ile olan en yüksek basınçlandırma oranına sahiptir .

Nanoenerjetik malzemeleri hazırlamanın en yaygın yöntemi, 2 g'dan az miktarlarda ultrasonlaştırmadır. Üretim ölçeklerini artırmak için bazı araştırmalar geliştirilmiştir. Bu malzemelerin çok yüksek elektrostatik deşarj (ESD) duyarlılığı nedeniyle, şu anda 1 gramın altındaki ölçekler tipiktir.

Üretim

Nano-termitik malzemelerin önemli bir bileşeni olan nano ölçekli veya ultra ince taneli (UFG) alüminyum tozları üretme yöntemi, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda Wayne Danen ve Steve Son tarafından öncülük edilen dinamik gaz fazı yoğunlaştırma yöntemidir . Yöntemin bir çeşidi, Deniz Yüzey Harp Merkezi'nin Hindistan Baş Bölümünde kullanılmaktadır . Her iki işlemle yapılan tozlar ayırt edilemez. Üretimin kritik bir yönü, onlarca nanometre aralığında ve ayrıca sınırlı bir parçacık boyutu dağılımı ile boyutta parçacıklar üretme yeteneğidir. 2002 yılında, nano boyutlu alüminyum parçacıklarının üretimi büyük çaba gerektirdi ve malzeme için ticari kaynaklar sınırlıydı. Mevcut üretim seviyeleri artık ayda 100 kg'ın üzerindedir.

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'nda Randall Simpson, Alexander Gash ve diğerleri tarafından geliştirilen sol-jel yönteminin bir uygulaması, nano yapılı kompozit enerjik malzemelerin gerçek karışımlarını yapmak için kullanılabilir. Prosese bağlı olarak, farklı yoğunlukta MIC'ler üretilebilir. Süper kritik ekstraksiyon ile oldukça gözenekli ve homojen ürünler elde edilebilir.

Ateşleme

Tüm patlayıcılarda olduğu gibi, kontrole yönelik araştırma ancak basitlik, nano ölçekli patlayıcılara yönelik araştırmaların hedefi olmuştur. Bazıları lazer darbeleriyle ateşlenebilir .

MIC'ler, vurmalı başlıklarda ve elektrikli kibritlerde kurşunun (örneğin kurşun stifnat , kurşun azid ) olası bir ikamesi olarak araştırılmıştır . Al-Bi 2 O 3'e dayalı bileşimler kullanılmaya meyillidir. PETN isteğe bağlı olarak eklenebilir.

Nano patlayıcılara alüminyum tozu eklenebilir . Alüminyum nispeten düşük bir yanma hızına ve yüksek bir yanma entalpisine sahiptir .

Nano-termitik karışımın tutuşmasından kaynaklanan bir termit reaksiyonunun ürünleri genellikle metal oksitler ve element metalleridir. Reaksiyon sırasında hakim olan sıcaklıklarda, ürünler, karışımın bileşenlerine bağlı olarak katı, sıvı veya gaz halinde olabilir.

Tehlikeler

Geleneksel termit gibi, süper termit de çok yüksek sıcaklıkta reaksiyona girer ve söndürülmesi zordur. Reaksiyon, reaksiyonun doğrudan görülmemesini veya özel göz korumasının (örneğin bir kaynakçı maskesi) takılmasını gerektiren tehlikeli ultraviyole (UV) ışık üretir.

Ayrıca süper termitler elektrostatik deşarja (ESD) karşı çok hassastır . Metal oksit partiküllerini karbon nano fiberlerle çevrelemek nanotermitlerin işlenmesini daha güvenli hale getirebilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar