مروری بر آزمون‌های تعیین حساسیت در استانداردسازی مواد منفجره‌ی نانومقیاس

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 دکتری شیمی آلی (دانشیار دانشگاه علم و صنعت ایران)،

2 کارشناسی ارشد علوم و فناوری نانو- نانو شیمی

3 دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی آلی (دانشگاه علم و صنعت ایران)

چکیده

تعیین میزان حساسیت مواد منفجره نه تنها از منظر تئوری آن (ناپایداری سیستم، ارتباط میان ساختار و خصوصیات انفجاری) دارای مزیت است، بلکه از جنبه‌های ایمنی در بهره‌برداری از این مواد دارای اهمیت کاربردی است. انجام این آزمایشات در هنگام تأییدیه‌ی اولیه مواد منفجره‌ی جدید و نیز درصورت هرگونه بهینه‌سازی یا اصلاح روی مواد منفجره‌ی متداول، الزامی هستند. با تعیین حساسیت این دسته از مواد پرانرژی و برآورده‌سازی الزامات موردنظر، از ایمنی این محصولات در چرخه‌ی عمر آن‌ها (انبارش، حمل‌ونقل، بهره‌برداری و ...) اطمینان حاصل می‌شود. محققینی که در زمینه‌ی مواد پرانرژی فعالیت دارند همواره در تلاشند تا به موادی با عملکرد بالاتر و حساسیت کمتر به ضربه و اصطکاک دست یابند. یکی از روش‌های کاهش حساسیت مواد منفجره، ریز کردن آن­ها می­باشد. مواد منفجره در مقیاس نانو به دلیل نقص بلور[1]کمتر معمولاً دارای حساسیت کمتر و ایمنی بیشتری بوده و به‌واسطه‌ی آزادسازی انرژی بیشتر، عملکرد محصولات نظامی را افزایش می­دهند. با ریز کردن مواد منفجره سطح تماس آن‌ها تغییر کرده و رفتارشان عوض می­شود. در مواد توده­ای تنها درصد کمی از اتم­ها در سطح و یا نزدیکی سطح وجود دارند. در مواد نانو، اندازه‌ی کوچک باعث حضور بیش از نیمی از ذرات در نزدیکی سطوح تماس شده و خصوصیات سطح مثل: سطوح انرژی، ساختار الکترونی و واکنش‌پذیری برای حالت‌های ذکرشده متفاوت است و از این‌رو خصوصیات متفاوتی در مواد ایجاد خواهد شد. برمبنای تحقیقات مختلف صورت گرفته، با کاهش اندازه‌ی ذرات، میزان حساسیت مواد پرانرژی نانومقیاس به ضربه، اصطکاک، شوک، تخلیه‌ی الکتریسیته‌ی ساکن و ... به‌دلیل کاهش امکان تشکیل  نقطه­های داغ[2]، کمتر می‌شود. صحه‌گذاری ایمنی مواد منفجره‌ی جدید نانومقیاس برای کاربری در طول عمر خدمات‌دهی آن‌ها، با استفاده از روش‌های ارزیابی حساسیت به ضربه، حساسیت اصطکاک، الکتریسیته‌ی ساکن، شوک و ... انجام می‌پذیرد. از این‌رو، با توجه به آن‌که مواد منفجره‌ی نانومقیاس تولیدشده با هریک از روش‌های بالا به پایین یا پایین به بالا در زمره‌ی مواد منفجره‌ی جدید قرار می‌گیرند، بایستی میزان حساسیت آن‌ها تعیین شود. از جمله الزاماتی که برای تعیین ایمنی این دسته از مواد پرانرژی کنترل می‌شود، حساسیت آن‌ها به ضربه، اصطکاک، تخلیه‌ی الکتریسیته‌ی ساکن، شوک و قطر بحرانی است.



[1]. Crystal defects


[2]. Hot spot

کلیدواژه‌ها


[1] J. Akhavan, “The Chemistry of Explosives”, The Royal Society of Chemistry, 1998.

[2] ی. بیات، ح. دهقانی، ن. ذکری، ف. ابریشمی، مواد منفجره‌ی نانوسایز- روش­های تهیه و بررسی خواص، انتشارات دانشگاه صنعتی مالک اشتر، 1385.

[3] TM 9-1300-214, “Military Explosives”, Department of The Army Technical Mannual, 1984.

[4] NATO AOP-7: 2004; Manual of Data Requirements and Tests for the Qualification of Explosive Materials for Military use.

[5] NATO STANAG 4170, Principles and Methodology for the Qualification of Explosive Materials for Military use, 1985.

[6] Jie LIU, Wei JIANG, Qing YANG, Jian SONG, Ga-zi HAO, Feng-sheng LI, “Study of nano-nitramine explosives: preparation, sensitivity and application”, Defence Technology, 184-189, 10, 2014.

[7] Jie LIU, Wei JIANG, Jiang-bao ZENG, Qing YANG, Yu-jiao WANG, Feng-sheng LI, “Effect of drying on particle size and sensitivities of nano hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine”, Defence Technology, 9-16, 10, 2014.

[8] Y. Bayat, V. Zeynali, "Preparation and Characterization of Nano-CL-20 Explosive", Journal of Energetic Materials, Vol. 29, 2011, pp. 281–291.

[9] G.Yang, F. Nie, H. Huang, L. Zhao, W. Pang, "Preparation and Characterization of Nano-TATB Explosive", Propellants, Explosives, Pyrotechnics,Vol. 31, No. 5, 2006, pp. 390-394.

[10] G. Yang, F. Nie, J. Li, Q. Guo, Z. Qiao, "Preparation and Characterization of Nano-NTO Explosive", Journal of Energetic Materials, Vol. 25, 2007, pp. 35-47.

[11] K. Y. Lee, D. S. Moore, B. W. Asay, A. Lobet, "Submicron-Sized Gamma-HMX, Preparation and Initial Characterization",  Journal of Energetic Materials, Vol. 25, 2007, pp. 161-171.

[12] P. Redner, D. Kapoor, R. Patel, M. Chung, D. Martin, "Production And Characterization Of Nano-RDX",  U.S. Army, RDECOM-ARDEC, Picatinny, NJ 07806-5000, NOV. 2006.

[13] A. Shokrolahi, A. Zali, A. Mousaviazar, M. H. Keshavarz, H. Hajhashemi, "Preparation of Nano-K-6 (Nano-Keto RDX) and Determination of Its haracterization and Thermolysis", Journal of Energetic Materials, Vol. 29, 2011, pp. 115–126.

[14] MIL-STD-650, Explosive: Sampling, Inspection and Testing, 1987.

[15] NATO STANAG 4489: 1999; Explosives, Impact Sensitivity Tests.

[16] NATO STANAG 4487: 2002; Explosive, Friction Sensitivity Tests.

[17] NATO STANAG 4488: 2002; Explosives, Shock Sensitivity Tests.

[18] NATO STANAG 4490: 2001; Explosives, Electrostatic Discharge Sensitivity Test(S).

[19] Suceska, Muhamed, “Test Methodes for Explosives”, Springer-Verlag, New York, Inc., 1995.