Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanotechnik für Explosives

15.08.2013
Hochreaktive nanoenergetische Formulierungen auf Basis von Periodatsalzen

Ob Raketenantrieb, ob Feuerwerk, alle Explosivstoffe enthalten einen Treibstoff und ein Oxidationsmittel: bei TNT im selben Molekül; Thermit dagegen ist eine Mischung.


Ein neues Sprühtrocknungsverfahren zur Herstellung von Periodat-Nanopartikeln ermöglicht die Formulierung hochreaktive Explosivstoffe.
(c) Wiley-VCH

Bei letzteren gilt: Je kleiner die Partikel, desto besser die Sprengkraft. Amerikanische Wissenschaftler berichten in der Zeitschrift Angewandte Chemie über ein neues Sprühtrocknungsverfahren zur Herstellung von Periodat-Nanopartikeln, auf deren Basis sich hochreaktive Explosivstoffe formulieren lassen.

Energetische Mischungen weisen meist eine höhere Energiedichte auf als Stoffe, bei denen beide Bestandteile in einem Molekül vorliegen. Dafür setzen Mischungen die Energie jedoch nur vergleichsweise langsam frei, denn die Reaktionspartner müssen zueinander finden. Die Nanoenergetik versucht, durch extremes Herunterschrauben der Längenskala eine raschere intensivere Vermischung von Treibstoff und Oxidationsmittel zu erzielen. In nanoenergetischen Mischungen werden meist Nanoaluminium (Aluminium-Nanopartikel) als Treibstoff und Metalloxide als Oxidationsmittel eingesetzt.

Stark oxidierende Verbindungen mit hohem Sauerstoffgehalt sind eine Alternative: Periodate sind im Gegensatz zu Perchloraten kaum toxisch und ziehen kein Wasser. Die Herstellung von Nanopartikeln aus Periodatsalzen war jedoch bisher sehr schwierig. Das Team um Michael R. Zachariah von der University of Maryland hat diese Herausforderung nun gemeistert.

Erfolgsgeheimnis ist ein einfaches, aber vielseitiges Aerosol-Sprühtrockenverfahren. Eine wässrige Lösung wird kontinuierlich zu Mikro-Tröpfchen zerstäubt, die während des Trocknens Wasser abgeben, bis nanoskopische Salzkörnchen entstehen.

In Formulierungen mit Nanoaluminium als Treibstoff zeigte das neue Nanoperiodat eine überlegene Reaktivität. „Unsere Formulierungen erzeugen die stärksten Gas-Druckstöße, die für nanoenergetische Materialien bisher beschrieben wurden“, berichtet Zachariah.

Mit speziellen elektronenmikroskopischen und massenspektrometrischen Methoden, bei denen die Proben extrem schnell erhitzt werden können, untersuchten die Forscher die Reaktionsmechanismen. Wie sich herausstellte, ist die Freisetzung von gasförmigem Sauerstoff für die Zündung und Verbrennung der Periodat-Formulierungen entscheidend. Die Zersetzung von Kaliumperiodat (KIO4) läuft in zwei Schritten. Zunächst spaltet sich Sauerstoff ab. Das resultierende KIO3 zersetzt sich dann zu Kaliumiodid (KI) und Sauerstoff. „Anders als bei den meisten Metalloxiden ist der erste Schritt der Periodat-Zersetzung exotherm, es wird Wärme frei“, erläutert Zachariah, „vermutlich der Grund für die vergleichsweise niedrige Zündtemperatur.“

Angewandte Chemie: Presseinfo 31/2013

Autor: Michael Zachariah, University of Maryland, College Park (USA), http://www.chem.umd.edu/michael-zachariah/

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201303545

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie