تحقیق و توسعه مواد پرانرژی
سال:1390 | دوره:7 | شماره:3 (پیاپی 15) |تعداد مقالات:7

آشکارسازی مواد منفجره همواره به دلائلی مانند فشار بخار کم، استفاده از ترکیبات انفجاری جدید، پنهان بودن مواد منفجره و شیوه های جدید به کارگیری با چالش هایی روبرو است. نانو حسگرها با افزایش حساسیت و گزینش پذیری و توانایی عمل در حالت های مختلف، پتانسیل گسترش تعداد زیادی حسگر برای آشکارسازی را در اختیار می گذارند. در این مقاله ضمن بحث در خصوص دلایل نیاز به آشکارسازهای بسیار حساس مواد منفجره، پیشرفت های انجام گرفته اخیر در زمینه توسعه حسگرهای توانمند شده با نانو فناوری شامل حسگر های مقاومت شیمیایی مبتنی بر نانوذرات طلای عامل دار، نانوکامپوزیت پلیمری حاوی نانولوله های کربنی، نانو حسگر های گازی مبتنی بر نانو ذرات یا نانو لوله های اکسید های فلزات نیمه هادی و حسگرهای نانوالکترومکانیکی معرفی شده و کارایی و مزایای این حسگر ها برای آشکارسازی مقادیر کم مواد منفجره بررسی شده است.

تترازول ها دسته ای از ترکیب های هتروسیکل غنی از نیتروژن هستند که به دلیل وجود پیوندهای N=N و C-N دارای گرمای تشکیل مثبت، دانسیته و ایمپالس ویژه بالا هستند. این ترکیب ها به علت انرژی پتانسیل زیاد و حساسیت به ضربه و اصطکاک کم به عنوان مواد پر انرژی سبز در پیشرانه ها، تولید کننده های گاز، مواد پیروتکنیک و منفجره ها بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این ترکیب توسط روش های مختلفی سنتز گردیده است. این ترکیب ها علاوه بر استفاده به عنوان مواد پر انرژی، در داروسازی و کشاورزی نیز کاربرد دارند. در این مقاله ابتدا خواص شیمیایی، فیزیکی و روش های سنتز تترازول ها مورد بررسی قرار گرفته و سپس کاربرد آن ها به عنوان یکی از اجزای پیشرانه ها، مواد منفجره و تولید کننده های گاز مورد ارزیابی قرار می گیرد.

پیشرانه های متداول (تک پایه، دوپایه و سه پایه) به علت آغازش تصادفی سبب فجایع تاسف باری برای خدمه و نیز تخریب تجهیزات گرانبها می شود. در طول سالهای اخیر، به منظور کاهش حساسیت مهمات تلاش های زیادی برای توسعه نسل جدیدی از پیشرانه ها که به پیشرانه با آسیب پذیری پایین (LOVA) معروف هستند، انجام شده است. مفهوم پیشرانه با آسیب پذیری پایین شامل فرمولاسیونی است که حداقل حساسیت را به ضربه، اصطکاک و تحریک گرمایی داشته باشد و به علاوه خصوصیات بالستیکی رضایت بخشی را از خود نشان دهد. در پیشرانه های LOVA از نیترات استر هایی که حساسیت زیادی را از خود نشان می دهند به میزان بسیار کمی استفاده می شود. در این پیشرانه ها از بایندرهای بی اثر استفاده شده و به منظور جبران کاهش انرژی به علت جایگزینی نیتروگلیسرین (دارای گروهای نیترات استر) و بخشی از نیتروسلولز، از RDX میکرونیزه که یک عامل پرانرژی است، استفاده می شود. در این مقاله ضمن معرفی این پیشرانه به بررسی خصوصیات آسیب پذیری، بالستیکی، مکانیکی و قابلیت سایش این پیشرانه پرداخته می شود.

دی متیل آمینو اتیل آزید ( DMAZ) جایگزین مناسبی برای مشتقات هیدرازینی در صنایع هوا و فضا به شمار می آید. این ماده از واکنش دی متیل آمینو اتیل هیدروکلرید و سدیم آزید در آب تولید می گردد. DMAZ در فاز آلی با خلوص حداقل 90% تشکیل می شود. برای کاربرد در صنایع هوا- فضا، DMAZ با خلوص بسیار بالا نیاز است. حساسیت حرارتی DMAZ باعث می شود تا خالص سازی در دماهای پایین صورت گیرد. تقطیر در فشارهای زیر اتمسفری گزینه خوبی برای این منظور است. در این مقاله، اثر پارامترهای مختلفی چون دما و فشار روی زمان، میزان هدر رفت و خلوص نهایی DMAZ در ستون پر شده منظمی معروف به ستون ویگرو بررسی و سرانجام شرایط بهینه به دست آمد.

نرم کننده ها به عنوان یکی از اجزاء کلیدی در پیشرانه های تفنگی، نقش مهمی را در کنترل خصوصیات بالستیکی و مکانیکی پیشرانه بازی میکنند. توسعه پیشرانه های تفنگی جدید، نیازمند درک رفتار و اثر نرم کننده های پرانرژی می باشد. امروزه در سراسر جهان تلاش های زیادی برای سنتز و کاربرد نرم کننده های پرانرژی به منظور تامین نیازمندی های بالستیکی مورد نظر، در حال انجام است. حاصل چنین تلاش هایی، به تولید نرم کننده های پرانرژی بر پایه گروه های نیترو، نیتراتو، فلوئورو نیترو، فلوئورآمینو و آزیدو منجر شده است. این نرم کننده ها استحکام مکانیکی و انرژی مورد انتظار را در پیشرانه های تفنگی با هدف تامین بالستیک مورد نیاز فراهم میکنند. در این مقاله در ابتدا به اختصار مفاهیمی نظیر دمای انتقال شیشه ای شدن و مهاجرت نرم کننده ها تشریح شده و سپس برخی از نرم کننده های جدید مورد استفاده در پیشرانه های تفنگی نظیر BDNPA/F ،DANPE ،NF ،BU-NENA و DNDA57 معرفی می شود و اثر این نرم کننده ها بر خصوصیات بالستیکی و دیگر خصوصیات پیشرانه های تفنگی مورد بحث و بررسی قرار میگیرد.

پیشرانه های ژلی مزایای قابل توجهی نسبت به پیشرانه های مایع دارند. برای ایجاد نیروی پیشران در محفظه تراست ابتدا پیشرانه در داخل محفظه تراست به قطرات بسیار ریزی تبدیل شده و سپس محترق می شود.خصوصیات اتمایز شدن و احتراق پیشرانه ها به خواص رئولوژیکی آن ها وابسته است. در این تحقیق ضمن معرفی خواص رئولوژیکی پیشرانه مایع و ژل، الگوی اتمایز شدن و فرآیند احتراق آن ها بررسی و مقایسه شده است. پیشرانه های ژلی، سیال های نازک شونده برشی هستند که ویسکوزیته آن ها با افزایش نرخ برش کاهش می یابد. بنابراین انژکتورهایی برای اتمایز کردن این پیشرانه ها مناسب هستند که بتوانند نرخ برش بالایی ایجاد کنند. هر چه قطر قطرات اتمایز شده کوچک تر باشد سرعت تبخیر و احتراق آن ها بیشتر شده و در طول کوتاه تری از محفظه تراست فرآیند احتراق کامل می شود.

مایعات یونی (ILs) دسته جدیدی از ترکیبات می باشند که در سال های اخیر توجهات زیادی به آن ها معطوف شده است. این ترکیبات به عنوان حلال های سبز در بسیاری از واکنش های شیمیایی و همچنین درساختار مواد پیشرفته به کارگرفته می شوند. اخیرا توجه بر روی دسته جدیدی از مایعات یونی پرانرژی با هدف کاهش سمیت و خطرات مواد شیمیایی جلب شده است.در مقایسه با ترکیبات پرانرژی متداول مانند HMX، TNT و RDX مایعات یونی دارای مزیت هایی از جمله فشار بخار ناچیز، دانسیته بالا، پایداری حرارتی و شیمیایی هستند ونیز در محدوده وسیع دمایی به حالت مایع فاقد بخارات سمی می باشند. علاوه بر این، خواص و ویژگی های مایعات یونی به سرعت و با تغییر جزء آنیونی و کاتیونی قابل تغییر و تنظیم می باشند. در نتیجه می توان تعداد بسیار زیادی از مایعات یونی را متناسب با کاربرد آن ها سنتز نمود. در این مقاله به معرفی برخی از مایعات یونی سنتز شده که به عنوان مواد پرانرژی در سال های اخیر مطرح شدند، پرداخته شده است.