Επιστήμονες του Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) έδειξαν πως οι δομές των μικροσκοπικών πόρων σε ισχυρές εκρηκτικές ύλες μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τόσο τις επιδόσεις, όσο και την ασφάλειά τους. Η ανακάλυψη αυτή, που δημοσιοποιήθηκε πρόσφατα στο «Propellants, Explosives, Pyrotechnics», ανοίγει τον δρόμο για τη «ρύθμιση» ισχυρών εκρηκτικών υλών, μέσω παρεμβάσων στις μικροδομές τους.
«Το περίεργο με τα εκρηκτικά είναι ότι έχουν αυτές τις μικρές ατέλειες, και τους πόρους και τις τρύπες» είπε ο Κίο Σπρίνγκερ, lead author του σχετικού paper και ερευνητής στο High Explosives Applications Facility του LLNL. «Αποδεικνύεται πως είναι σημαντικό κομμάτι του τρόπου λειτουργίας τους. Οι επιδόσεις των εκρηκτικών, με την ευρεία έννοια, δεν είναι μόνο χημεία, αλλά και θέμα μικροδομής» ανέφερε.
Στις περισσότερες εκρηκτικές ύλες η πυροδότηση αρχίζει μέσω μιας διαδικασίας όπου οι πόροι συμπιέζονται από ένα ωστικό κύμα. Όταν ένας πόρος καταρρέει, δημιουργεί ένα «hotspot» ικανό να αρχίσει μια χημική αντίδραση στους μικροσκοπικούς κρυσταλλικούς κόκκους της εκρηκτικής ύλης.
Η έρευνα επικεντρώθηκε σε ένα εκρηκτικό ονόματι ΗΜΧ, που είναι γνωστό ως πιο ευαίσθητο και πιο επικίνδυνο σε σχέση με άλλα. Το θεμελιώδες ερώτημα ήταν εάν έχει διαφορά αν οι πόροι είναι στο εσωτερικό ή στην επιφάνεια των κόκκων. «Διαπιστώσαμε πως, όταν οι πόροι είναι στην επιφάνεια, επιταχύνουν την αντίδραση» είπε ο Σπρίνγκερ. «Επίσης διαπιστώσαμε πως αν το ωστικό κύμα χτυπά ταυτόχρονα έναν αριθμό πόρων στην επιφάνεια, επηρεάζουν ο ένας τον άλλο. Είναι ένα εκρηκτικό πάρτι, και κάνουν ωραίο πάρτι όταν είναι μαζί» σημείωσε.
Πέρα από τη θέση των πόρων, οι ερευνητές εξέτασαν εάν υπάρχει διαφορά όταν η κατανομή είναι σε πολλούς μικρούς πόρους ή σε λίγους μεγαλύτερους. Αν και ανακάλυψαν πως πολλοί μικροί πόροι μπορούν να συνεργάζονται καλά μεταξύ τους για να επιταχύνουν την καύση τους, ήταν επίσης σε θέση να διαπιστώσουν πως υπάρχει ένα όριο όπου οι πόροι γίνονται τόσο μικροί που η αντίδραση εξαφανίζεται.
«Αν μπορούμε να δημιουργήσουμε ιδιότητες έναρξης/ενεργοποίησης στη μικροδομή των εκρηκτικών, θα είναι game changer για τη βιομηχανία και την ασφάλεια των πυρηνικών αποθεμάτων. Αλλά έχουμε ακόμα πολύ δρόμο για να υλοποιήσουμε αυτό το όραμα» τόνισε ο Σπρίνγκερ.
