مروری بر روش‌های تعیین عمر در استانداردسازی مواد منفجره‌ی نانوسایز

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 دکتری شیمی آلی، دانشیار دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشجوی کارشناسی‌ارشد علوم و فناوری نانو- نانوشیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

درحال حاضر استفاده از مواد پرانرژی نانوسایز و کامپوزیت‌های حاوی آن‌ها در سرجنگی‌های پیشرفته، پیشرانه‌های بردبلند و ... نتایج قابل توجهی داشته و موجب گردیده تا تولید مواد پرانرژی نانوسایز با توزیع اندازه ذرات باریک به یکی از محورهای اصلی تحقیقات و توسعه در صنایع نظامی کشورهای پیشرفته تبدیل شود. از طرف دیگر، مواد منفجره در طول مدت انبارداری دستخوش تغییرات شده و به‌تدریج تجزیه و تخریب می‌شوند، از این‌رو، هر ماده‌ی منفجره، دارای طول عمر مفیدی است. هرچند تخریب مواد منفجره عموماً بسیار کند و تدریجی روی می‌دهد اما تعیین مدت ‌زمانی‌که یک ماده‌ی منفجره بتواند به‌صورت ایمن و بدون نگرانی نگهداری و به‌کارگیری شود، یکی از مسائل مهم در چرخه‌ی عمر این مواد محسوب می‌شود.‌ از این‌رو، با شناخت مکانیسم‌های معمول در کهولت و تخریب مواد منفجره‌ی نانوسایز و بهره‌گیری از روش‌های استاندارد جهت تخمین طول عمر شیمیایی (انبارداری ایمن) و خدمات‌دهی آن‌ها موجب خواهد شد تا انبارش و کاربری این دسته از مواد پرانرژی به‌درستی مدیریت گردد. این مطالعه رهنمودی برای انتخاب روش مناسب تخمین طول عمر مواد منفجره، از جمله روش‌های تخمین طول عمر بر مبنای اُفت وزن توسط تکنیک‌های آنالیز حرارتی گرماسنجی پیمایش دیفرانسیلی (DSC)، وزن سنجی (TG) و ... است تا براساس آن، امکان صحه‌گذاری عمر مواد منفجره نانوسایز در مرحله‌ی طراحی، حین تولید و نگهداری آن در چرخه‌ی عمر محصول فراهم گردد. بررسی‌های انجام‌شده نشان می‌دهد، بعد از اجرای آزمون‌های کهولت، برای تأیید طول عمر مواد منفجره برای مدت کمینه 10 سال، لازم است عدم تغییر در معیار پذیرش ویژگی‌های حساسیت به ضربه، دما، الکتریسیته‌ی ساکن در شرایط نگهداری؛ کاهش وزن کمتر از سه درصد وزنی؛ تغییر کمتر از 20 درصد در خواص مکانیکی؛ سازگاری (پایداری) و برخی مشخصات مورد توافق تولیدکنندگان و مشتریان، بررسی و تصدیق گردد.

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] Ammar Khawam, Douglas R. Flanagan, “Basics and Applications of Solid-State Kinetics: A Pharmaceutical Perspective”, Journal of Pharmaceutical Sciences, Vol. 95, no. 3, March 2006.

[5] Propellant Management Guide, U.S. Army Defense Ammunition Center, Logistics Review and Technical Assistance Office, Savanna, Illinois 61074-9639, 1998.

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

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

[8] K.S. Jaw and J.S. Lee, Thermal Behaviors of PETN Base Polymer Bonded Explosives, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 93 (2008) 3, 953–957.

[9] Beat Vogelsanger, “Chemical Stability, Compatibility and Shelf Life of Explosives”, Chimia 58 (2004) 401.408, Schweizerische Chemische Gesellschaft, ISSN 0009.4293, CHIMIA 2004, 58, No. 6., Nitrochemie Wimmis Ag, Ch-3752 Wimmis, Switzerland.

[10] Qi-Long Yana, B, Svatopluk Zemana, P.E. Sánchez Jiménezb, Feng-Qi Zhaoc, L.A. Pérez-Maquedab, Jiří Málekd, “The Effect of Polymer Matrices on the Thermal Hazard Properties of RDX-Based PBXs by using Model-Free and Combined Kinetic Analysis”, Journal of Hazardous Materials, Volume 271, Pages 185–195, 30 April 2014.

[11] NATO STANAG 4147: 1992; Chemical Compatibility of Ammunition Components with Explosives and Propellants (non Nuclear Applications).

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

[13] NATO STANAG 456, Explosives, Thermal Characterization by Differential Thermal Analysis, Differential Scanning Calorimetry and Thermogravimetric Analysis, 2002.

[14] Ahmed Elbeiha, Mohamed Abd-Elghanya, Tamer Elshenawyb, Application of Vacuum Stability Test to Determine Thermal Decomposition Kinetics of Nitramines Bonded by Polyurethane Matrix, Acta Astronautica, 21 December 2016, In Press, Accepted Manuscript-Note to users.

[15] Bertrand Roduita, Marco Hartmanna, Patrick Follyb, Alexandre Sarbachb, Richard Baltenspergerc,Thermochimica Acta, “Prediction of Thermal Stability of Materials by Modified Kinetic and Model Selection Approaches based on Limited Amount of Experimental Points”, Volume 579, Pages 31-39, 10 March 2014.

[16] NATO STANAG 4556: 1999; Explosives: Vacuum Stability Test.

[17] Qi-Long Yana, Svatopluk Zemana, Ahmed Elbeihb,Thermochimica Acta, “Recent Advances in Thermal Analysis and Stability Evaluation of Insensitive Plastic Bonded Explosives (PBXs)”, Volume 537, Pages 1-12, 10 June 2012.

[18] NATO STANAG 4581: 2006; Explosives, Assessment of Ageing Characteristics of Composite Propellants Containing an Inert Binder.

[19] Himanshu Shekhar, “Prediction and Comparison of Shelf Life of Solid Rocket Propellants using Arrhenius and Berthelot Equations”, Propellants Explos. Pyrotech. 2011, 36, 356-359.

[20] Yu-Hua Gea, Jing-Yi Kanga, Jun-Hong Zhoub, Liang-Wei Shib, “Theoretical investigation on Thermal Aging Mechanism and the Aging Effect on Mechanical Properties of HTPB-IPDI Polyurethane”, Computational Materials Science, Volume 115, Pages 92-98, 1 April 2016.