나노 서마이트

Nano-thermite

나노 서마이트 또는 슈퍼 서마이트는 주성분인 금속과 금속 산화물의 입경이 100나노미터 미만인 것이 특징인 준안정 분자간 복합체(MIC)입니다.이것에 의해, 높은 커스터마이즈 가능한 리액션 레이트를 실현할 수 있습니다.나노 서미트는 산화제와 환원제를 함유하여 나노미터 눈금으로 밀접하게 혼합되어 있다.MIC(나노열 물질 포함)는 군사용 및 추진제, 폭발물 및 폭약과 관련된 일반적인 용도로 조사되는 반응성 물질의 일종입니다.

MIC가 기존의 온도와 구별되는 것은 산화제와 환원제(일반적으로 산화철과 알루미늄)가 매우 미세한 분말(나노 입자)의 형태라는 것입니다.이것은 극미량 크기의 분말 테르마이트에 비해 반응성을 극적으로 증가시킨다.전통적인 온도계의 연소 속도를 늦추는 대량 수송 메커니즘이 이러한 규모에서 그렇게 중요하지 않기 때문에, 반응은 훨씬 더 빠르게 진행됩니다.

잠재적인 용도

역사적으로 전통적인 온도계에 대한 폭약식 또는 폭발성 용도는 에너지 방출 속도가 상대적으로 느리기 때문에 제한적이었다.나노미터는 원자 규모에 근접한 반응물 입자에서 생성되기 때문에 에너지 방출 속도가 훨씬 [1]더 높습니다.

MIC 또는 슈퍼 서미트는 일반적으로 군사용, 추진제, 폭발물, 방화 장치 및 폭약용으로 개발됩니다.나노 크기의 물질의 군사적 응용에 대한 연구는 1990년대 [2]초에 시작되었다.반응속도가 매우 높기 때문에, 미군은 기존의 [3]폭발물보다 몇 배 더 강력한 새로운 형태의 폭탄을 개발할 목적으로 나노열 물질을 연구하고 있다.나노 에너지 소재는 기존 에너지 소재보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있으며 이 에너지의 방출을 맞춤화하는 혁신적인 방법으로 사용될 수 있습니다.열탄성 무기는 나노 에너지 [4]물질의 잠재적인 응용 분야 중 하나이다.

종류들

열역학적으로 안정적인 연료-산화제 조합이 많이 있습니다.그 중 몇 가지는 다음과 같습니다.

군사연구에서 산화알루미늄 몰리브덴, 테프론알루미늄 및 구리알루미늄( )II) 산화물은 상당한 [2]관심을 받고 있다.테스트된 다른 조성물은 나노사이즈 RDX 및 열가소성 엘라스토머를 기반으로 했습니다.조성물의 바인더로서 PTFE 또는 다른 불소 중합체를 사용할 수 있다.마그네슘/테프론/비톤 테르마이트와 유사한 알루미늄과의 반응은 [5]반응에 에너지를 더합니다.상기 조성물 중 과망간산칼륨이 가장 높은 가압률을 [6]가진다.

나노 에너지 재료를 만드는 가장 일반적인 방법은 2g 미만의 양으로 초음파를 하는 것이다.생산 규모를 늘리기 위해 몇 가지 연구가 개발되었습니다.이러한 재료는 정전기 방전(ESD) 감도가 매우 높기 때문에 현재 1그램 미만의 눈금이 일반적입니다.

생산.

나노 알루미늄, 즉 초미세 입자(UFG) 알루미늄 분말은 대부분의 나노 서미트 재료의 주요 성분입니다.이 물질을 생산하는 방법은 Los Alamos 국립 연구소의 Wayne Danen과 Steve Son이 개발한 동적 기상 응축법입니다.이 방법의 변형은 해군 지상전 센터의 인디언 사령부에서 사용되고 있다.또 다른 생산 방법은 NovaCentrix에 의해 개발된 전열 합성입니다. 이 합성은 알루미늄을 증발시키기 위해 펄스 플라즈마 아크를 사용합니다.동적 기상 응축과 전열 합성 과정에 의해 만들어진 분말은 구별할 [7]수 없다.생산의 중요한 측면은 수십 나노미터 범위의 크기의 입자를 생산할 수 있는 능력과 입자 크기의 제한된 분포입니다.2002년에는 나노 크기의 알루미늄 입자를 생산하는 데 상당한 노력이 필요했고, 그 재료의 상업적인 공급원은 [2]제한되었다.현재[when?] 생산량은 [citation needed]월 100kg을 넘고 있습니다.

Lawrence Livermore National Laboratory의 Randall Simpson, Alexander Gash 및 다른 사람들에 의해 개발된 솔-겔 방법은 나노 구조의 복합 에너지 물질의 실제 혼합물을 만드는 데 사용될 수 있습니다.공정에 따라 밀도가 다른 MIC를 생산할 수 있다.초임계 [2]추출을 통해 다공성이 높고 균일한 제품을 만들 수 있습니다.

점화

모든 폭발물과 마찬가지로 제어에 대한 연구는 단순성에 대한 연구가 나노 크기의 [2]폭발물에 대한 연구의 목표였다.일부는 레이저 [2]펄스로 점화될 수 있습니다.

MIC는 타악기 캡 및 전기 성냥에서 납(예: 스티프네이트 납, 아지화 납)을 대체할 수 있는 것으로 조사되었습니다.Al-BiO에23 기반한 조성물이 사용되는 경향이 있다.PETN은 옵션으로 [8]추가할 수 있습니다.

나노 폭발물에 알루미늄 분말을 첨가할 수 있습니다.알루미늄은 상대적으로 연소율이 낮고 연소 [9]엔탈피가 높습니다.

나노 서미트 혼합물의 발화로 발생하는 테르마이트 반응의 산물은 보통 금속 산화물과 원소 금속입니다.반응 중 일반적인 온도에서 제품은 [10]혼합물의 성분에 따라 고체, 액체 또는 기체일 수 있습니다.

위험 요소

기존 테르마이트와 마찬가지로 슈퍼 테르마이트는 매우 높은 온도에서 반응하여 소화가 어렵습니다.이 반응으로 인해 위험한 자외선(UV)이 생성되어 반응을 직접 볼 수 없거나 특수 보안경(예: 용접공 마스크)을 착용해야 합니다.

또한 슈퍼 체온은 정전기 방전(ESD)에 매우 민감합니다.금속 산화물 입자를 탄소 나노 파이버로 둘러싸면 나노미트를 취급하기에 [11]더 안전해질 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Effect of Al particle size on the thermal degradation of Al/teflon mixtures" (PDF). Informaworld.com. 2007-08-08. Retrieved 2010-03-03.
  2. ^ a b c d e f Miziolek, Andrzej (2002). "Nanoenergetics: An Emerging Technology Area of National Importance" (PDF). AMPTIAC Quarterly. 6 (1). Retrieved July 8, 2009.
  3. ^ Gartner, John (Jan 21, 2005). "Military Reloads with Nanotech". MIT Technology Review. Retrieved May 3, 2009.
  4. ^ 새로운 에너지 소재, GlobalSecurity.org
  5. ^ "2002 Assessment of the Office of Naval Research's Air and Surface Weapons Technology Program, Naval Studies Board (NSB)". Books.nap.edu. 2003-06-01. Retrieved 2010-03-03.
  6. ^ "Reaction Kinetics and Thermodynamics of Nanothermite Propellants". Ci.confex.com. Retrieved 2010-03-03.
  7. ^ "Safety and Handling of Nano-aluminum" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-02-04. Retrieved 2010-10-12.
  8. ^ "Metastable Intermolecular Composites (MIC) for Small Caliber Cartridges and Cartridge Actuated Devices (PDF)" (PDF). Retrieved 2010-03-03.
  9. ^ "Aluminum Burn Rate Modifiers Based on Reactive Nanocomposite Powders (PDF)" (PDF). Retrieved 2010-03-03.
  10. ^ Fischer, S.H.; Grubelich, M.C. (July 1–3, 1996). "A Survey of Combustible Metals, Thermites, and Intermetallics for Pyrotechnic Applications" (PDF). Retrieved July 17, 2009.
  11. ^ Brown, Mike (November 5, 2010). "Nanofibres defuse explosives". Chemistry World. Royal Society of Chemistry. Retrieved 2010-12-20.

외부 링크