No abstract

No abstract

Синтезированное в ИПХЭТ СО РАН низкочувствительное высокоэнергетическое вещество 1-метил-3-нитро-1,2,4-триазол (1Ме-3Н) рассматривается как перспективная добавка, способная увеличить силу взрыва нанотермитных композиций. В работе приведены результаты исследования силы взрыва (F) нанотермитной композиции CuO/Al/1Me-3H в зависимости от содержания 1Ме-3Н. Исследован ряд составов различной рецептурной компоновки: I – соотношение компонентов тройной смеси CuO/Al/1Me-3H соответствовало максимальной расчетной теплоте взрыва композиции (Q) при заданном содержании 1Ме-3Н; II – соотношение компонентов тройной смеси соответствовало максимальному расчётному значению давления (P), развиваемому при горении композиции в замкнутом объеме; III –соотношение компонентов базовой нанотермитной пары CuO/Al (79/21 % масс.), соответствующее максимальному расчетному значению Q, оставалось постоянным в тройной смеси; IV – соотношение компонентов базовой нанотермитной пары CuO/Al (76/24 % масс.), соответствующее максимальному расчетному значению P, оставалось постоянным в тройной смеси. Для всех типов компоновки выявлен экстремальный характер зависимости силы взрыва от содержания 1Ме-3Н, при этом максимальные значения F наблюдаются при содержании добавки 5 % для компоновки I (F = 107 %), 10 % для компоновки II (F = 128 %), 25 % для компоновки III (F = 151 %) и 30 % для компоновки IV (F = 147 %). The low-sensitivity high-energy substance 1-methyl-3-nitro-1,2,4-triazole (1Me-3H), synthesized at the IPCET SB RAS, is considered as a promising additive capable of increasing the explosion force of nanotermitic compositions. The paper presents the results of a study of the explosion force (F) of the nanothermic composition CuO / Al / 1Me-3H, depending on the content of 1Me-3H. A number of compositions of various prescription configurations were investigated: I - the ratio of the components of the ternary mixture CuO/Al/1Me-3H corresponded to the maximum calculated heat of explosion of the composition (Q) at a given content of 1Me-3H; II - the ratio of the components of the ternary mixture corresponded to the maximum calculated value of the pressure (P) developed during the combustion of the composition in a closed volume; III — the ratio of the components of the base nanothermite pair CuO/Al (79/21 %), corresponding to the maximum calculated value of Q, remained constant in the ternary mixture; IV - the ratio of the components of the base nanothermite pair CuO / Al (76/24 %), corresponding to the maximum calculated value of P, remained constant in the ternary mixture. For all types of prescription configurations, an extreme nature of the dependence of the force explosion on the content of 1Me-3H was revealed, while the maximum values of F are observed at an additive content of 5% for configuration I (F = 107%), 10% for configuration II (F = 128%), 25% for configuration III (F = 151%) and 30% for configuration IV (F = 147%).

Нанотермиты рассматриваются как перспективные энергонасыщенные материалы для создания пиротехнических изделий широкого спектра, ввиду их способности горения в тонких слоях, микрограммовых навесках. Однако из-за высокой чувствительности нанотермитов к электрической искре и трению, сильно осложняется их практическое использование, в связи с чем актуален поиск добавок, снижающих чувствительность, но сохраняющих приемлемые параметры взрывчатых характеристик нанотермитных композиций. В качестве таковых добавок целесообразно использовать высокоэнтальпийные вещества, отличающиеся низкой чувствительностью. Одним из таких веществ является 1-метил-3-нитро-1,2,4-триазол (1Ме-3Н). В работе представлены результаты исследования силы взрыва (F) нанотермитных систем на основе оксида олова и алюминия SnO2/Al, оксида вольфрам и алюминия WO3/Al в зависимости от содержания 1Ме-3Н. Исследован ряд составов разной рецептурной компоновки (I и II): в компоновке I – соотношение компонентов в нанотермитной композиции соответствовало максимальной расчетной теплоте взрыва (Q) при заданном содержании 1Ме-3Н; II – соотношение компонентов базовой нанотермитной пары остается неизменным в тройных смесях. В системе SnO2/Al/1Ме-3Н выявлен экстремальный характер зависимости силы взрыва F от концентрации 1Ме-3Н, при этом максимальные значения F наблюдаются при содержании добавки 10 % для обоих рецептурных компоновок: I – F = 163 %; II – F = 160 %. Для системы WO3/Al/1Ме-3Н обоих рассмотренных рецептурных компоновок наблюдается монотонное снижение силы взрыва с ростом содержания1Ме-3Н: при содержании добавки 15 % композиция теряет взрывчатые свойства (F=0 %). Нанотермитная система SnO2/Al/1Ме-3Н, как и ранее изученные CuO/Al/1Ме-3Н, Bi2O3/Al/1Ме-3Н, MoO3/Al/Ме-3Н проявляет экстремальный характер зависимости силы взрыва F от содержания 1Ме-3Н, подтверждая ранее принятые положения о механизме реакционного взаимодействия в нанотермитных композициях с органическими добавками, тогда как для композиции WO3/Al/1Ме-3Н, по-видимому, присущ отличный от принятого механизм горения, требующий дополнительных исследований. Nanothermites are considered as promising energy-saturated materials for the creation of pyrotechnic products of a wide range, due to their ability to burn in thin layers, microgram quantities. However, due to the high sensitivity of nanothermites to electric spark and friction, their use is very difficult, and therefore the search for additives that reduce sensitivity, but retain acceptable parameters of explosive characteristics of nanothermite compositions is relevant. As such additives, it is advisable to highly use enthalpy substances characterized by low sensitivity. One of these substances is 1-methyl-3-nitro-1,2,4-triazole (1Me-3H). The paper presents the results of a study of the explosion force (F) of nanothermite systems based on tin oxide and aluminum SnO2/Al, tungsten oxide and aluminum WO3/Al depending on the content of 1Me-3H. Several compositions of different prescription configuration (I and II) were studied: in the configuration, I - the ratio of components in the nanothermite composition corresponded to the maximum calculated heat of explosion (Q) at a given content of 1Me-3H; II - the ratio of the components of the base nanothermite pair remains unchanged in triple mixtures. In the SnO2/Al/1Me-3H system, the extreme nature of the dependence of the explosion force F on the concentration of 1Me-3H was revealed, while the maximum values of F were observed at an additive content of 10% for both prescription configuration: I - F = 163%; II - F = 160%. For the WO3/Al/1Me-3H system of both considered compounding arrangements, a monotonous decrease in the explosion force with an increase in the content is observed 1Me-3H: with an additive content of 15%, the composition loses explosive properties (F = 0%). The nanothermite system SnO2/Al/1Me-3H, as well as the previously studied CuO/Al/1Me-3H, Bi2O3/Al/1Me-3H, MoO3/Al/Me-3H, exhibits an extreme dependence of the explosion force F on the content of 1Me-3H, confirming the previously accepted provisions on the mechanism of reaction interaction in nanothermite compositions with organic additives, whereas the composition WO3/Al/1ME-3H, apparently, has a different combustion mechanism from the accepted one, requiring additional research.

Нанотермитные композиции, способные к взрывчатому превращению в микронавесках и тонких слоях, представляют интерес, как основа пиротехнических композиций для микроэлектромеханических систем (микродвижителей, устройств пироавтоматики и т.п.). Широкое применение нанотермитов сдерживается высокой чувствительностью к механическим и электростатическим воздействиям, в связи с чем активно исследуются добавки в нанотермитные композиции, способные снизить чувствительность при сохранении способности к взрыву в микронавесках. В статье представлены исследования силы взрыва F нанотермитной системы, включающей нанодисперсные оксид висмута Bi2O3 и алюминия Al и газопроизводительную добавку: нитрат гуанидина (ГуН). Показано, что введение ГуН в нанотермит Bi2O3/Al позволяет увеличить F до 128 % от уровня базовой нанотермитной смеси. Характер зависимости F от содержания ГуН в составах существенно зависит от принципов построения рецептуры (типа рецептурной компоновки). Показано, что в некоторых случаях эта зависимость может иметь двухпиковый характер. Представленный в статье материал будет полезен разработчикам пиротехнических композиций, предназначенных для использования в микроэлектромеханических системах. Nanothermite compositions capable of explosive transformation in micro-samples and thin layers are of interest as the basis of pyrotechnic compositions for microelectromechanical systems (microacutators, pyroautomatics devices, etc.). The widespread use of nanothermites is constrained by high sensitivity to mechanical and electrical influences, and therefore additives to nanothermite compositions capable of reduce sensitivity while maintaining the ability to explode in micro-samples. The article presents studies of the explosion force F of a nanothermic system including nanodispersed bismuth oxide Bi2O3 and aluminum Al and a gas-producing additive: guanidine nitrate (GuN). It is shown that the introduction of GuN into the Bi2O3/Al nanothermite makes it possible to increase F to 128% of the level of the base nanothermite mixture. The nature of the dependence of F on the content of GuN in the formulations significantly depends on the principles of the configuration (type of prescription configuration). It is shown that in some cases this dependence may have a two-pronged character. The material presented in the article will be useful to developers of pyrotechnic compositions intended for use in microelectromechanical systems.