Инженеры научились печатать на струйном принтере многослойные объекты из термитной смеси на основе порошков наночастиц алюминия и оксида меди. Такой подход можно применять и для других взрывоопасных материалов, сообщается работе, опубликованной в журнале Journal of Applied Physics.

Термитная смесь состоит из металла и оксида металла, часто из алюминия и оксида железа. Эта смесь метастабильна: в обычном состоянии ее компоненты не реагируют между собой, но после зажигания алюминий начинает заменять железо в оксиде, при этом во время реакции происходит выделение большого количества тепла. В результате после зажигания смесь самостоятельно разогревается до более чем двух тысяч градусов Цельсия и может легко расплавить, например, сталь или кирпич.

Purdue University Mechanical Engineering / YouTube

Инженеры под руководством Джеффри Роадса (Jeffrey Rhoads) из Университета Пердью адаптировали термитную смесь для послойной струйной печати. Они взяли коммерчески доступный пьезоэлектрический струйный принтер с двумя печатающими головками. В качестве материалов термитной смеси исследователи выбрали нанопорошки алюминия и оксида меди с частицами диаметром 50 и 80 нанометров соответственно, из которых создали коллоидный раствор в диметилформамиде с небольшим добавлением поливинилпирролидона.

Пример напечатанной термитной поверхности. Allison K. Murray et al. / Journal of Applied Physics, 2017

Инженеры протестировали разные подходы к печати: двумя чернилами или одними, которые содержали оба компонента. В случае с двумя чернилами они печатали таким образом, что капли разного состава чередовались в шахматном порядке, причем как в плоскости, так и между слоями. Они выяснили, что при печати двумя составами максимальная температура горения смеси была ниже на несколько сотен градусов.

Исследователи считают, что такая технология позволит внедрять взрывоопасные вещества в микроэлектронные устройства, например, создавать небольшие реактивные двигатели для них. Инженеры продемонстрировали как сам процесс печати нескольких прототипов, так и примеры их сгорания:

В 2015 году ВВС США закупили «карманные» термитные резаки, с помощью которых бойцы могут за несколько секунд разрезать стальную арматуру или замки. А в 2016 году британский изобретатель создал и продемонстрировал испытания термитной пушки. Она поджигает в стволе термитный заряд и выстреливает им на несколько метров.

Автор: Григорий Копиев