تصبح المتفجرات "خضراء" وأكثر نظافة وأمانًا

إن المتفجرات المحتوية على المذيبات والتي تم تطويرها في جامعة كاليفورنيا أقل عرضة للتفاعل العنيف أو الخارج عن السيطرة عند تعرضها للضغط الميكانيكي أو الحرارة.

من المفترض أن تصبح بعض المتفجرات قريبًا أكثر "خضراء" وأكثر أمانًا. أضاف باحثون من جامعة كاليفورنيا (مختبر لورانس ليفرمور الوطني) مذيبات "خضراء" فريدة (السوائل الأيونية) إلى مادة متفجرة تسمى "1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene" (TATB = 1,3,5, 2,4,6- تريامينو -XNUMX،XNUMX،XNUMX-ترينيتروبنزين) وبالتالي تحسين الجودة البلورية والنقاء الكيميائي لهذه المادة.

يقول لاري فريد، الباحث الرئيسي في المشروع وأحد مؤلفي المقال: "تحسين الجودة البلورية ونقاء الرصاص المتفجر إلى مواد أكثر أمانًا (أقل احتمالية للتفاعل العنيف أو غير المنضبط) عند تعرضها للضغط الميكانيكي أو الحرارة". مناقشة الدراسة.

وتنتمي معظم المتفجرات إلى مجموعة عامة من المواد تسمى "البلورات الجزيئية"، والتي أصبحت لبنات بناء كيميائية بالغة الأهمية في عدد من التطبيقات والمجالات الأخرى مثل الأدوية والأصباغ والمواد الزراعية وصناعة الطلاء والبصريات الكهربائية. العديد من هذه المواد، بما في ذلك TATB، ترتبط معًا بمجموعة قوية من الروابط الهيدروجينية. إن شبكة الروابط الواسعة هذه تجعل هذه المواد غير قابلة للذوبان تمامًا تقريبًا في المذيبات العضوية الشائعة، وبالتالي تؤدي إلى جودة كيميائية رديئة وحجم بلوري محدود - وهي النتائج التي تعيق التقدم في العديد من التطبيقات التكنولوجية.

ولذلك، قام فريق البحث بالبحث عن البديل المناسب الموجود في السوائل الأيونية، وهو نوع خاص من الملح المنصهر الذي يصبح سائلاً تحت درجة غليان الماء. أصبح الكيميائيون مهتمين مؤخرًا بالسوائل الأيونية نظرًا لأنها مذيبات تفتقر إلى ضغط البخار وبالتالي لا تتبخر، حتى في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة. كما أنها توفر للباحثين عددًا غير محدود تقريبًا من الاحتمالات نتيجة لعدد كبير من مجموعات الأيونات الموجبة والسالبة الموجودة في هذه المواد.

لتضييق عدد الاحتمالات بذكاء، استخدم المؤلف الرئيسي أميتيش مايتي عمليات المحاكاة الميكانيكية الكمومية الأكثر تقدمًا المتاحة اليوم لتحديد مجموعة معينة من السوائل الأيونية التي تحتوي على أيونات الفلور - أيونات معروفة بأنها فعالة جدًا في إذابة المواد المرتبطة بالهيدروجين مثل TATB . يقول الباحث: "إن تصميم المذيبات "المرتبة" من خلال المحاكاة الحاسوبية يوفر طرقًا جديدة لإمكانيات حل المواد الأخرى التي يصعب حلها".

"ذهبت الخطوة التالية إلى مجموعة بحثية تجريبية بقيادة الباحث فيل باجوريا، والتي نجحت ليس فقط في إذابة TATB في مثل هذه المذيبات، ولكن أيضًا في الحصول على بلورات كبيرة تقريبًا خالية من العيوب (مستوى نقاء عالي 97٪)، النتائج التي سيؤدي إلى تحضير مستحضرات أكثر أماناً وفعالية في صناعة المواد - الانفجار.

كما أن للمذيبات وعملية الصهر التي تم تطويرها في هذا البحث تطبيقات في مجالات أخرى مثل: تحضير البوليمرات (البلاستيك والأكياس) أو البلورات الجزيئية (الأدوية والدهانات والمتفجرات والمواد الطاردة الأخرى). على سبيل المثال - اكتشف فريق البحث أن السوائل الأيونية التي تحتوي على الفلور فعالة للغاية في إذابة السليلوز (السليلوز، الألياف النباتية) - وهي مادة بوليمرية متعددة الاستخدامات ومتجددة بيولوجيًا ولها العديد من التطبيقات.

ومع ذلك، فإن الهدف المباشر للباحثين هو إيجاد عملية رخيصة وفعالة لتحسين جودة مادة TATB البلورية، وهي مادة متفجرة آمنة للغاية تستخدمها وزارات الطاقة والدفاع وصناعة التعدين.

بيان صحفي لمختبر أبحاث جامعة كاليفورنيا