همجوشی هسته ای(Fusion)

    نسل جديد مواد پرانرژي

 

 

١,١- دی آمينو- ٢،٢- دی نيترواتن

اين ترکيب انفجاری، تحت عنوان تجاری FOX-7 شناخته شده و با عنوان اختصاری DADNE معرفی می شود. فرمول شيميايي آن C_٢H_٤N_٤O_٤ بوده و فرمول ساختمانی آن به صورت زير می باشد:

 

 

 

اين ترکيب انفجاری که جزو گروه مواد شديد الانفجار محسوب می شود، از نظر عملکردی، قابل مقايسه با RDX و HMX است. اما با اين حال، از نظر حساسيت، بسيار ايمن بوده و غير حساس تر از آنها می باشد. به طوری که می توان آن را در زمره مواد منفجره غير حساس (I.M.) (Insensitive Munition)  محسوب نمود. با توجه به خواص بهينه و عملکرد مطلوب اين ترکيب، می توان آنرا در توليد و بارگذاری انواع تجهيزات انفجاری، از قبيل سرجنگی انواع موشکها، گلوله توپها، مين ها و … مورد استفاده قرارداد.

کريستالهای اين ترکيب را می توان به روشهای مختلف و با استفاده از مواد اوليه متفاوت، سنتز نمود. از جمله مواد اوليه، می توان به «٢- متوکسی- ٢- متيل ايميدازولديون»، « ٢- متيل- ٦ ،٤- پيراميدين ديون» و «استاميدين هيدروکلرايد» به همراه «دی اتيل اگزالات» اشاره نمود. پس از سنتز کريستالهای مورد نظر، جهت تخليص آنها و همچنين دستيابی به ذراتی با شکل و اندازه بهينه، می توان آنها را تحت فرآيند کريستاليزاسيون مجدد Recrystalization)) قرارداد و به کريستالهای مطلوب، دست يافت.

در جدول (١)، حساسيت کريستالهای حاصل از فرآيند سنتز و همچنين کريستالهای بهينه سازی شده حاصل از فرآيند کريستاليزاسيون، ارائه شده است.

اين ترکيب انفجاری، با اکثر مواد پليمری ، سازگار بوده و می توان جهت پوشش دهی بر سطح کريستالهای آن و توليد گرانولهای PBX مورد استفاده قرارداد.

 

جدول ١ - حساسيت کريستالهای حاصل از فرآيند سنتز و کريستالهای بهينه سازی شده حاصل از فرآيند کريستاليزاسيون

 

نوع ماده منفجره	حساسيت  به ضربه(N.m)	حساسيت به اصطکاک(N)
ذرات سنتز شده FOX-7	٠١٤-٠١١	٢٨٨-١٦٨
ذرات کريستاليزه شده FOX-7	١٥٩-١٢٦	٠٥۳ <

۳- تری نيتروآزتيدين

اين ماده منفجره با عنوان اختصاری TNAZ، دارای فرمول مولکولی C_۳H_٤N_٤O_٦ و فرمول ساختاری زير می باشد:

 

 

 

 

 

با توجه به پايداری حرارتي بالا و نقطه ذوب نسبتاً پايين اين ماده (حدود     l ١٠٠ )   ^٠Cمی توان آن را در فرآيندهای ريخته گری (مانند پروسه بارگذاری TNT)، مورد استفاده قرارداد. اين ماده با فلزاتی مانند آلومينيم و آلياژهايي از قبيل فولاد و برنج و همچنين با شيشه، سازگار می باشد. لازم به توضيح است که اين ماده، تمايل چندانی برای جذب رطوبت محيط ندارد.

آمونيوم دی نيتراميد

اين ترکيب انفجاری با عنوان اختصاری ADN، دارای فرمول مولکولی NH_٤N(NO_٢)_٢ است. اين ماده منفجره، قبلاً به عنوان اکسيد کننده سوخت موشکها به کار می رفت. با توجه به انرژي قابل توجهی که در آن نهفته است، کاربردهای فراوانی دارد که از جمله می توان به استفاده از آن به عنوان برخی خرجهای شديد الانفجار اشاره نمود. همچنين از جمله کاربردهای ديگر، اين است که در برخی سوختها، جايگزين پرکلرات آمونيوم می شود که نقش اکسيدکنندگی داشته باشد.

اين ترکيب، به روشهای مختلف، قابل سنتز است. يکی از اين روشها به شرح واکنش ذيل است

 

 

C₂H₅O₂C – NH₂ + HNO₃                                      C₂H₅O₂C – NHNO₂ + H₂O

C₂H₅O₂C – NHNO₂ + NH₃                       C₂H₅O₂C – NNO₂NH₄

C₂H₅O₂C – NNO₂NH₄ + N₂O₅                  C₂H₅O₂C – N(NO₂)₂ + NH₄NO₃

C₂H₅O₂C – N(NO₂)₂ + 2NH₃                     C₂H₅O₂C – NH₂ + NH₄N(NO₂)₂

روش چهار مرحله ای فوق، دارای راندمان  ٠٦درصد است.

همچنين، روش ديگری که ممکن است برای سنتز آن به کار رود،با استفاده از نمکهای آميد و سولفوريک اسيد، به شرح ذيل می باشد:

KO₃S – NH₂ + 2HNO₃                   KHSO₄ + NH₄N(NO₂)₂ + H₂O

با توجه به طبيعت اکسيدکنندگی اين ترکيب، می توان از آن به عنوان اکسيد کننده ترکيبات آلی استفاده کرد. اين ترکيب، اگر چه خاصيت اکسيدکنندگی قوی دارد، اما با اين حال، به پيوندهای C-H و C-C حمله نمی کند. ليکن AND، با ايزوسياناتها ناسازگار بوده و در حضور آنها، به طور خودبخودی تجزيه می شود. بدين ترتيب، می توان گفت که اکثر پليمرها با AND سازگار نبوده و نبايستی به همراه آن مورد استفاده قرارگيرند. اين ناسازگاری شامل بايندرهای HTPB و GAP نيز می باشد.

هگزانيتروهگزاآزاايزوورتزيتان

اين ترکيب انفجاری، تحت عنوان تجاری CL-2O و عنوان اختصاری HNIW شناخته می شود. اين ترکيب، در مقايسه با مواد شديد الانفجار شناخته شده، قويترين و کارآمدترين ماده منفجره می باشد. فرمول مولکولی  آن، به صورت C_٦H_٦N_١٢O_١٢ و فرمول ساختمانی آن، به صورت قفسی می باشد.

از ويژگيهای بارز اين ترکيب می توان به دانسيته بالای آن، پايداری حرارتی و گرمای تشکيل بالای آن اشاره نمود. اين ترکيب، دارای چهار پلی مورف α، β، γ و ε است که فرم ε دارای دانسيته بيشتر و حساسيت کمتر بوده و γ برای مصارف نظامی، بهتر است.

در جدول (2)، برخی خصوصيات عملکردی اين ترکيب (فرم ε) ارائه شده است.

از کريستالهای اين ترکيب، می توان جهت توليد مواد منفجره پلاستيکی PBX استفاده نموده و در انواع تجهيزات انفجاری به کار برد.

جدول ٢-  خصوصيات عملکردی CL2O - ε

خصوصيات عملکردی	CL-2O	HMX
سرعت انفجار (m/see)	٠٨۳٩	٠٠٩١
فشار انفجار (kbar)	٤٢٨	٠٩۳
حساسيت به ضربه (cm)	٢١-١٧	٠۳

 

 اکتانيتروکوبان

اين ترکيب پرانرژي که با عنوان اختصاری ONC شناخته می شود، دارای فرمول شيميايي C_۸(NO_٢)_۸ بوده و ساختمان آن به صورت زير است:

اين ترکيب انفجاری، جزو گروه مواد شديد الانفجار (HX) محسوب می شود. برای کوبان چند مشتق نيترو ساخته شده که خواص آنها در جدول ۳ مقايسه شده است.

جدول ۳- مقايسه خواص مشتقات نيترو کوبان

 

مولکول	دانسيته (g/cm3)
کوبان	٢٩/١
١و٤- دی نيتروکوبان	٦٦/١
١و۳و٥- ترینيتروکوبان	٧٦/١
١و۳و٥و٧- تترا نيتروکوبان	٨١/١
١و٢و۳و٥و٧- پنتا نيتروکوبان	٩٦/١
اکتانيتروکوبان (DNC)	٩٨/١

 

مقايسه خواص انفجاری مواد منفجره جديد

در جدول زير خصوصيات انفجاری موادمنفجره جديد با يکديگر و با مواد منفجره متعارف مقايسه شده است.

عنوان مواد پرانرژي	فرمول مولکولی	دانسيته(g/ml)	موازنه اکسيژن(O.B)	انرژي تشکيل∆Hf(kj/mol)	سرعت انفجار D(m/see)	فشار انفجار PCJ(GPa)	حجم گازهای حاصل ازانفجار Vg(at 1 bar) (ml/g)	حساسيت به ضربه (Nm)	حساسيت به اصطکاک (N)	دمای سوزش (0C)
ADN	NH4N(NO2)2	812/1	8/25+	3/125-	8074	72/23	987	5-3	72-64	-
ONC	C8(NO2)8	98/1	0/0	3/465+	-	-	-	-	324	240<
TNAZ	C3H4N4O4	84/1	8/16-	1/26+	9006	37/36	877	6	-	-
CL-2O (ε)	C6H6N12O12	044/2	0/11-	0/460+	9380	23/48	827	4	54	228
FOX-7	C2H4N4O4	89/1	6/21-	9/118-	9090	6/36	873	15<	200<	240<
TNT	C7H5N3O6	65/1	8/74-	4/45+	6825	53/19	738	15	353	300
RDX	C3H6O6N6	81/1	6/21-	6/92+	8977	17/35	903	4/7	120	230
HMX (β)	C4H8N8O8	91/1	6/21-	8/104+	9100	63/39	908-886	4/7	-	287

 

 

 

        گردآوری و تنظيم: مهندس مهدی تفريشی

 

 

 منبع : نشريه تحقيق و توسعه مواد پر انرژی