scholarly journals EFFECT OF PRESCRIPTION CONFIGURATION ON EXPLOSIVE FORCE NANOTHERMITE COMPOSITION CuO/Al/1Me-3H

2021 ◽  
pp. 138-143
Author(s):  
В.В. Гордеев ◽  
М.В. Казутин ◽  
Н.В. Козырев
Keyword(s):  
Ternary Mixture ◽  
High Energy ◽  
Closed Volume ◽  
Heat Of Explosion ◽  
Additive Content ◽  
Explosive Force ◽  
Low Sensitivity

Синтезированное в ИПХЭТ СО РАН низкочувствительное высокоэнергетическое вещество 1-метил-3-нитро-1,2,4-триазол (1Ме-3Н) рассматривается как перспективная добавка, способная увеличить силу взрыва нанотермитных композиций. В работе приведены результаты исследования силы взрыва (F) нанотермитной композиции CuO/Al/1Me-3H в зависимости от содержания 1Ме-3Н. Исследован ряд составов различной рецептурной компоновки: I – соотношение компонентов тройной смеси CuO/Al/1Me-3H соответствовало максимальной расчетной теплоте взрыва композиции (Q) при заданном содержании 1Ме-3Н; II – соотношение компонентов тройной смеси соответствовало максимальному расчётному значению давления (P), развиваемому при горении композиции в замкнутом объеме; III –соотношение компонентов базовой нанотермитной пары CuO/Al (79/21 % масс.), соответствующее максимальному расчетному значению Q, оставалось постоянным в тройной смеси; IV – соотношение компонентов базовой нанотермитной пары CuO/Al (76/24 % масс.), соответствующее максимальному расчетному значению P, оставалось постоянным в тройной смеси. Для всех типов компоновки выявлен экстремальный характер зависимости силы взрыва от содержания 1Ме-3Н, при этом максимальные значения F наблюдаются при содержании добавки 5 % для компоновки I (F = 107 %), 10 % для компоновки II (F = 128 %), 25 % для компоновки III (F = 151 %) и 30 % для компоновки IV (F = 147 %). The low-sensitivity high-energy substance 1-methyl-3-nitro-1,2,4-triazole (1Me-3H), synthesized at the IPCET SB RAS, is considered as a promising additive capable of increasing the explosion force of nanotermitic compositions. The paper presents the results of a study of the explosion force (F) of the nanothermic composition CuO / Al / 1Me-3H, depending on the content of 1Me-3H. A number of compositions of various prescription configurations were investigated: I - the ratio of the components of the ternary mixture CuO/Al/1Me-3H corresponded to the maximum calculated heat of explosion of the composition (Q) at a given content of 1Me-3H; II - the ratio of the components of the ternary mixture corresponded to the maximum calculated value of the pressure (P) developed during the combustion of the composition in a closed volume; III — the ratio of the components of the base nanothermite pair CuO/Al (79/21 %), corresponding to the maximum calculated value of Q, remained constant in the ternary mixture; IV - the ratio of the components of the base nanothermite pair CuO / Al (76/24 %), corresponding to the maximum calculated value of P, remained constant in the ternary mixture. For all types of prescription configurations, an extreme nature of the dependence of the force explosion on the content of 1Me-3H was revealed, while the maximum values of F are observed at an additive content of 5% for configuration I (F = 107%), 10% for configuration II (F = 128%), 25% for configuration III (F = 151%) and 30% for configuration IV (F = 147%).

scholarly journals effect of 1Me-3H additive on the explosive force nanothermite systems SnO2/Al and WO3/Al

2021 ◽  
pp. 252-258
Author(s):  
В.В. Гордеев ◽  
М.В. Казутин ◽  
Н.В. Козырев
Keyword(s):  
High Sensitivity ◽  
Thin Layers ◽  
Combustion Mechanism ◽  
Organic Additives ◽  
Additive Content ◽  
Mechanism Of Reaction ◽  
Wide Range ◽  
Explosive Force ◽  
Explosive Properties ◽  
Low Sensitivity

Нанотермиты рассматриваются как перспективные энергонасыщенные материалы для создания пиротехнических изделий широкого спектра, ввиду их способности горения в тонких слоях, микрограммовых навесках. Однако из-за высокой чувствительности нанотермитов к электрической искре и трению, сильно осложняется их практическое использование, в связи с чем актуален поиск добавок, снижающих чувствительность, но сохраняющих приемлемые параметры взрывчатых характеристик нанотермитных композиций. В качестве таковых добавок целесообразно использовать высокоэнтальпийные вещества, отличающиеся низкой чувствительностью. Одним из таких веществ является 1-метил-3-нитро-1,2,4-триазол (1Ме-3Н). В работе представлены результаты исследования силы взрыва (F) нанотермитных систем на основе оксида олова и алюминия SnO2/Al, оксида вольфрам и алюминия WO3/Al в зависимости от содержания 1Ме-3Н. Исследован ряд составов разной рецептурной компоновки (I и II): в компоновке I – соотношение компонентов в нанотермитной композиции соответствовало максимальной расчетной теплоте взрыва (Q) при заданном содержании 1Ме-3Н; II – соотношение компонентов базовой нанотермитной пары остается неизменным в тройных смесях. В системе SnO2/Al/1Ме-3Н выявлен экстремальный характер зависимости силы взрыва F от концентрации 1Ме-3Н, при этом максимальные значения F наблюдаются при содержании добавки 10 % для обоих рецептурных компоновок: I – F = 163 %; II – F = 160 %. Для системы WO3/Al/1Ме-3Н обоих рассмотренных рецептурных компоновок наблюдается монотонное снижение силы взрыва с ростом содержания1Ме-3Н: при содержании добавки 15 % композиция теряет взрывчатые свойства (F=0 %). Нанотермитная система SnO2/Al/1Ме-3Н, как и ранее изученные CuO/Al/1Ме-3Н, Bi2O3/Al/1Ме-3Н, MoO3/Al/Ме-3Н проявляет экстремальный характер зависимости силы взрыва F от содержания 1Ме-3Н, подтверждая ранее принятые положения о механизме реакционного взаимодействия в нанотермитных композициях с органическими добавками, тогда как для композиции WO3/Al/1Ме-3Н, по-видимому, присущ отличный от принятого механизм горения, требующий дополнительных исследований. Nanothermites are considered as promising energy-saturated materials for the creation of pyrotechnic products of a wide range, due to their ability to burn in thin layers, microgram quantities. However, due to the high sensitivity of nanothermites to electric spark and friction, their use is very difficult, and therefore the search for additives that reduce sensitivity, but retain acceptable parameters of explosive characteristics of nanothermite compositions is relevant. As such additives, it is advisable to highly use enthalpy substances characterized by low sensitivity. One of these substances is 1-methyl-3-nitro-1,2,4-triazole (1Me-3H). The paper presents the results of a study of the explosion force (F) of nanothermite systems based on tin oxide and aluminum SnO2/Al, tungsten oxide and aluminum WO3/Al depending on the content of 1Me-3H. Several compositions of different prescription configuration (I and II) were studied: in the configuration, I - the ratio of components in the nanothermite composition corresponded to the maximum calculated heat of explosion (Q) at a given content of 1Me-3H; II - the ratio of the components of the base nanothermite pair remains unchanged in triple mixtures. In the SnO2/Al/1Me-3H system, the extreme nature of the dependence of the explosion force F on the concentration of 1Me-3H was revealed, while the maximum values of F were observed at an additive content of 10% for both prescription configuration: I - F = 163%; II - F = 160%. For the WO3/Al/1Me-3H system of both considered compounding arrangements, a monotonous decrease in the explosion force with an increase in the content is observed 1Me-3H: with an additive content of 15%, the composition loses explosive properties (F = 0%). The nanothermite system SnO2/Al/1Me-3H, as well as the previously studied CuO/Al/1Me-3H, Bi2O3/Al/1Me-3H, MoO3/Al/Me-3H, exhibits an extreme dependence of the explosion force F on the content of 1Me-3H, confirming the previously accepted provisions on the mechanism of reaction interaction in nanothermite compositions with organic additives, whereas the composition WO3/Al/1ME-3H, apparently, has a different combustion mechanism from the accepted one, requiring additional research.

Crystal Packing of Low-Sensitivity and High-Energy Explosives

2014 ◽  
Vol 14 (9) ◽  
pp. 4703-4713 ◽  
Author(s):  
Yu Ma ◽  
Anbang Zhang ◽  
Chenghua Zhang ◽  
Daojian Jiang ◽  
Yuanqiang Zhu ◽  
...  
Keyword(s):  
Crystal Packing ◽  
High Energy ◽  
Low Sensitivity

Computer code to predict the heat of explosion of high energy materials

2009 ◽  
Vol 161 (2-3) ◽  
pp. 714-717 ◽  
Author(s):  
H. Muthurajan ◽  
R. Sivabalan ◽  
N. Pon Saravanan ◽  
M.B. Talawar
Keyword(s):  
Computer Code ◽  
High Energy ◽  
Energy Materials ◽  
Heat Of Explosion ◽  
High Energy Materials

scholarly journals Computational Design of High Energy RDX-Based Derivatives: Property Prediction, Intermolecular Interactions, and Decomposition Mechanisms

Molecules ◽  
2021 ◽  
Vol 26 (23) ◽  
pp. 7199
Author(s):  
Li Tang ◽  
Weihua Zhu
Keyword(s):  
Intermolecular Interactions ◽  
Computational Design ◽  
High Energy ◽  
High Energy Density ◽  
Ab Initio Molecular Dynamics ◽  
Detonation Properties ◽  
Cage Compounds ◽  
High Energy Density Compounds ◽  
Dynamics Simulations ◽  
Low Sensitivity

A series of new high-energy insensitive compounds were designed based on 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazinane (RDX) skeleton through incorporating -N(NO2)-CH2-N(NO2)-, -N(NH2)-, -N(NO2)-, and -O- linkages. Then, their electronic structures, heats of formation, detonation properties, and impact sensitivities were analyzed and predicted using DFT. The types of intermolecular interactions between their bimolecular assemble were analyzed. The thermal decomposition of one compound with excellent performance was studied through ab initio molecular dynamics simulations. All the designed compounds exhibit excellent detonation properties superior to 2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (CL-20), and lower impact sensitivity than CL-20. Thus, they may be viewed as promising candidates for high energy density compounds. Overall, our design strategy that the construction of bicyclic or cage compounds based on the RDX framework through incorporating the intermolecular linkages is very beneficial for developing novel energetic compounds with excellent detonation performance and low sensitivity.

New concept for the design of zero-hydrogen energetic materials with high energy and low sensitivity: achieving a good balance among parent compounds, nitro groups, and N-oxides

2017 ◽  
Vol 95 (5) ◽  
pp. 505-511 ◽  
Author(s):  
Qiong Wu ◽  
Linghua Tan ◽  
Zusheng Hang ◽  
Weihua Zhu
Keyword(s):  
Energetic Materials ◽  
Density Functional ◽  
Energetic Material ◽  
Parent Compound ◽  
High Energy ◽  
Design Concept ◽  
New Novel ◽  
Energetic Compound ◽  
The Density Functional Theory ◽  
Low Sensitivity

A new powerful zero-hydrogen energetic compound DNDOBTT (2,7-dinitro-4N,9N-dioxide-bis[1,2,4]-triazolo)[1,5-b:1′,5′e][1,2,4,5] tetrazine) was produced by a new design concept of achieving a balance among the parent compound, nitro groups, and N-oxides. Its structure and properties was studied by the density functional theory. The breaking of N–N bond in the tetrazine ring is an initial decomposition step of DNDOBTT, and the energy barrier was predicted to be 175 kJ·mol−1. DNDOBTT has comparable detonation performance with some CHNO energetic compounds, including the most powerful ONC (octanitrocubane), whereas its sensitivity and thermal stability are obviously lower and better than those of ONC, respectively, indicating that DNDOBTT has both the high energy and reduced sensitivity and may be a valuable candidate for experiments. Therefore, a new novel energetic material DNDOBTT with good overall performance has been obtained successfully by the new design concept, and it may be applied to design and develop other novel improved zero-hydrogen energetic materials.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document