Nanothermite auf Sulfat‐Basis: ein weites Feld metastabiler Kompositmaterialien

Abstract

In dieser Arbeit wurden Metallsulfate (Me=Ba, Bi, Ca, Cu, Mg, Mn, Na, Zn, Zr) als Oxidationsmittel in reaktiven Mischungen mit Al‐Nanopulvern umgesetzt. Die resultierenden neuen Arten dieser Nanothermite zeigen im Vergleich zu konventionellen Al/Metalloxid‐Mischungen (1.5–4.8 kJ g−1) besonders hohe Reaktionswärmen, (4–6 kJ g−1), verbunden mit attraktiven Zersetzungsgeschwindigkeiten innerhalb einer gemeinsamen Größenordnung (200–840 m s−1 gegenüber 100–2500 m s−1 für die konventionellen Mischungen). Die dargestellten Gemische erwiesen sich als extrem unempfindlich gegenüber Reibung, was eine einfache und sichere Handhabung der Materialien ermöglicht. Das Hydratwasser des Sulfats erhöht die Reaktionswärme und beeinflusst signifikant die Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung und Stößen (Schlagempfindlichkeit). Die Reaktion von Al mit Wasser ist dabei leichter zu initiieren als die mit Sulfat. Dies führt zu zwei möglichen Zersetzungsmodi für Proben, die einer offenen Flamme ausgesetzt sind. Pyrotechnische Eigenschaften der Sulfate konnten auch für andere Schwefel‐Sauerstoff‐Verbindungen (SO32−, S2O32−, S2O82−) gezeigt werden. Dies öffnet ein weites Feld an neuen, metastabilen Kompositmaterialien.