Недавние эксперименты по созданию новых быстро реагирующих взрывчатых веществ смешением компонентов на уровне наночастиц, могут привести к новому поколению материалов для фейерверков. Но, что более интересно, эти разработки по смешению нанокомпонентов могут привести к созданию новых прочных высокопористых метериалов для высокотемпературных применений – от термоизоляции в реактивных двигателях до промышленных химических реакторов.

Группа исследователей, которой руководил проф. химии Научно-Технологического Университета Миссури (Missouri University of Science and Technology) Николас Левентис (Nicholas Leventis), в недавней статье, опубликованной в журнале Journal of the American Chemical Society (Leventis et al. One-Pot Synthesis of Interpenetrating Inorganic/Organic Networks of CuO/Resorcinol-Formaldehyde Aerogels: Nanostructured Energetic Materials. Journal of the American Chemical Society, 2009; 131 (13): 4576 DOI: 10.1021/ja809746t), сообщила о разработке нового типа легковоспламеняющихся наноматериалов.

Ученые получили такие материалы, комбинируя окислитель (в данном случае оксид меди) с органическим веществом (резорцин –формальдегидный полимер), известным, как RF на уровне наночастиц обоих веществ. Возможность такого синтеза наночастиц была показана в недавней публикации в интернет издании журнала Nature Chemistry (Neil Withers. Energetic materials: Burn baby burn. Nature Chemistry, 2009; DOI: 10.1038/nchem.205). Новые наноматериалы при воспламенении открытым огнем сгорали быстро, оставляя очень мало золы.

Горение двух вариантов аэрогеля: только RF (слева) и смесь (справа). (Фото: Missouri University of Science and Technology)

Подход д-ра Левентиса построен на предположении, что показатели так называемых взрывчатых веществ низкого уровня, таких, например, как оружейный порох, могут быть улучшены при смешивании окислителя и горючего вещества на уровне как можно близком к наноразмерам.

По мнению д-ра Левентиса, результаты его группы могут иметь гораздо более широкое влияние, вообще говоря, на всю методологию изготовления однородных смесей наночастиц, которые могут реагировать быстро и действовать эффективно. Это, в свою очередь может привести в будущим новациям в матераиловедении. И энергетические материалы – это только пример. Смешение материалов на наноуровне, как он считает, может привести к созданию более прочных субстанций, поскольку на наноуровне два материала могут быть соединены плотнее. В частности, такой подход перспективен с точки зрения создания микропористой керамики, способной держать исключительно высокие температуры.

Сегодняшнее применение результатов исследований видится прежде всего в пиротехнике, считает проф. Левентис. Материалы для фейерверков считаются взрывчатыми материалами низкого уровня, поэтому их эффективность может бытьулучшена при смешивании окислителя и горючего вещества на наноуровне. Для подтверждения результатов экспериментов, группа проф. Левентиса работает совместно с группой д-ра Хонгбинга Лу (Dr. Hongbing Lu) из Университета штата Оклахома (Oklahoma State University) над созданием аэрогелей низкой плотности на основе оксида меди наночастиц RF. Технология, которую используют ученые в совместном эксперименте, заключается в смешивании наночастиц обоих компонентов в единой емкости для получения золей. В конечном продукте оксид меди работает как «взрыватель» или инициатор горения RF.

Евгений Биргер