فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال هجدهم شماره 2 (پیاپی 58، تابستان 1402)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال هجدهم شماره 2 (پیاپی 58، تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/19
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حمیدرضا پوراعتدال*، روزبه سعید، علی موسوی اذر صفحات 63-71

    شاخصه های فیزیکی، از جمله شاخص های کنترل کیفیت مواد منفجره خمیری می باشند. بهینه سازی درصد اجزاء تشکیل دهنده یک ماده منفجره خمیری کامپوزیتی، می تواند در بهبود این شاخصه ها، تاثیر چشمگیری داشته باشد. در این کار پژوهشی، تاثیر نسبت مقادیر کلاس های مختلف RDX با توزیع اندازه ذرات مختلف در ماده منفجره خمیری RDX/DOS/PIB با نسبت 5/7: 5/2: 90 بر سه شاخصه فیزیکی پلاستیسیته، دانسیته و درصد نشت بایندر، مورد مطالعه قرار گرفت. روش طراحی آزمایش سطح پاسخ برای بهینه نمودن مقدار هر کدام از کلاس های مختلف RDX استفاده شد. توزیع اندازه ذرات RDX در کلاس های مختلف به روش FE-SEM ، بررسی شد. میانگین اندازه ذرات RDX در کلاس های 1 ، 3 و 5 ، به ترتیب، 9/144 ، 441 و 6/3 میکرون، بدست آمد. نتایج نشان داد که  در مقادیر بهینه 5/52 ، 5/7 و 30 گرم از RDX ، به ترتیب، از کلاس های 1 ، 3 و 5 در یک نمونه 100 گرمی ماده منفجره خمیری، پلاستیسیته 029/0 ، دانسیته g/cm3 513/1 و درصد نشت بایندر 034/0  برای نمونه تهیه شده، حاصل می شود.

    کلیدواژگان: ماده منفجره RDX، پلی ایزوبوتیلن، اندازه ذرات، پلاستیسیته، دانسیته، نشت بایندر
  • محمد علی ذرعی*، داریوش فلاح، محسن اکبری پور، سید مرتضی رضوی، مجتبی مهیاری، سعید توانگر صفحات 73-78

    امروزه آزمون پایداری در خلا از بهترین روش های بررسی سازگاری نرم کننده ها و پلیمرهای مختلف می باشد. در این پژوهش، سازگاری رزین پلی دی متیل سیلوکسان با نرم کننده پرانرژی تری متیلول اتان تری نیترات مورد بررسی قرار گرفت. رویکردهای بکار رفته شامل آزمون پایداری در خلا (VST) و تعیین دمای انتقال شیشه ای با استفاده از آنالیز DSC بود. حد پذیرش نرم کننده TMETN توسط رزین پلی دی متیل سیلوکسان با استفاده از پس زدگی تعیین شد و مشخص شد که این پلیمر حداقل به میزان 20 درصد (وزنی/وزنی) ، قابلیت پذیرش نرم کننده را دارند. بررسی دمای انتقال شیشه ای با آزمون آنالیز DSC نشان داد که پلی دی متیل سیلوکسان سازگاری مطلوبی با نرم کننده TMETN دارد. مقدار گاز آزاد شده از نمونه در شرایط استاندارد) (VR در آزمون VST، cm3 77/4 محاسبه شد که در محدوده مجاز بود و نشان دهنده سازگاری نرم کننده TMETN با پلی دی متیل سیلوکسان می باشد.

    کلیدواژگان: پلی دی متیل سیلوکسان، نرم کننده پرانرژی، تری متیلول اتان تری نیترات، سازگاری
  • محمد اقدام طلب*، سید قربان حسینی، وحید مبارکی صفحات 79-88

    نانوذرات دی سولفید کبالت به دلیل خواص منحصربه فرد خود در باتری های حرارتی به عنوان کاتد مورد استفاده قرار گرفته است. در اینجا دی سولفید کبالت به روش سولوترمال سنتز شد. بررسی ها نشان داد که برای سنتز باید واکنش در دماهای بالاتر از 150 درجه سلسیوس انجام شود. آنالیزهای XRD، FESEM، EDS، ICP انجام و دانسیته، اندازه ذره و نمودار توزیع فراوانی نمونه ها به منظور کنترل کیفی محاسبه شد. طبق آنالیز XRD سه نمونه از نمونه های سنتزی کریستالی و هشت نمونه به صورت آمورف بودند. از سه نمونه آنالیز ICP گرفته شد که بهترین نمونه سنتزی وجود کبالت (5/47%) و گوگرد (5/52%) را نشان داد. با توجه به پاسخ آنالیزهای مختلف، بهترین نمونه سنتزی دی سولفید کبالت از لحاظ کریستالیته و دانسیته بالاتر (g/cm3 66/0) و اندازه ذره بیشتر (26/114 نانومتر) انتخاب و به عنوان نمونه بهینه جهت به کارگیری در باتری حرارتی معرفی گردید.

    کلیدواژگان: دی سولفید کبالت، سنتز سولوترمال، کاتد، باتری حرارتی
  • ارش رستمی، محمدجواد تقی زاده* صفحات 89-97

    دی مریل دی ایزوسیانات (DDI) یک دی ایزوسیانات الیفاتیک هست که خواص منحصر به فردی از خود نشان می دهد. جهت پخت پیشرانه های جامد بر پایه HTPB  از عوامل پخت ایزوسیاناتی  استفاده می شود که ترکیب دی مریل دی ایزو سیانات (DDI) یکی از عوامل پخت پر کاربرد در این نوع پیشرانه ها است. انتخاب نوع و میزان عامل پخت یا تسریع کننده پخت یکی از عواملی می باشد که روی خواص نهایی پیشرانه کامپوزیتی تاثیرگذار است. دی ایزوسیانات ها به عنوان عامل پخت در سیستم پیشرانه های جامد مرکب برپایه HTPB مورد استفاده قرار می گیرند. در این پژوهش تاثیر فاکتورهای مختلف در سنتز دی مریل دیمر ایزوسیانات (DDI) طی یک روش سه مرحله ای بهینه سازی شده است. بدین ترتیب، در مرحله ی اول، واکنش دیمر اسید با اتانول در دمای 85 درجه سلسیوس منجر به تهیه محصول دیمر استر با راندمان بالا شد. در مرحله دوم و سوم، دیمر هیدرازید سنتز شد سپس آزیداسیون با استفاده از سدیم نیتریت که منجر به سنتز  آسیل ازید می شود انجام شد و پس از آن، به وسیله نوآرایی کورتیوس محصول مورد نظر با راندمان 90% درصد سنتز شد. محصول بدست آمده با این روش معایب روش فسژن را ندارد  و راندمان کلی واکنش بالا است.

    کلیدواژگان: دی مریل دی ایزوسیانات (DDI)، سدیم آزید، دیمر اسید، نوآرائی کورتیوس
  • نرگس زهری*، ایمان رنجبربجستانی، میترا چگنی صفحات 99-106

    در این تحقیق از روش رگرسیون خطی چندگانه (MLR) به عنوان یک روش ایمن، سریع ، ارزان و متداول برای پیش بینی حساسیت به ضربه ی کوکریستال های پرانرژی استفاده گردید. برای این منظور، داده های مربوط به 22 ترکیب کوکریستال پرانرژی از منابع مختلف جمع آوری و سپس با استفاده از نرم افزار DRAGON، تعدادی توصیف کننده مولکولی مانند ترکیب شیمیایی، تعداد اتم ها، گروه های عاملی و... استخراج شد. سپس با انتخاب بهترین توصیف کننده های موثر بر حساسیت به ضربه کوکریستال های پرانرژی از قبیل تعداد اتم های کربن، اکسیژن، کلر و برم و همچنین تعداد حلقه های 9 عضوی در ساختار کوکریستال، مدلی با ضریب تعیین رابطه خطی) (R2 954/0 به دست آمد. انحراف ریشه میانگین مربعات (RMSD) و میانگین انحراف مطلق (AAD) به ترتیب 55/4 و 53/3 ژول محاسبه گردید. همچنین برای ارزیابی صحت و قدرت پیش بینی مدل از روش های اعتبار سنجی داخلی با مقادیر قابل قبول (927/0= Q2LOO و 958/0= Q2LMO) استفاده شد. تمامی محاسبات نشان دهنده اعتبار بالای مدل به دست آمده هستند که می تواند مدلی منحصربه فرد جهت پیش بینی حساسیت به ضربه کوکریستال های پرانرژی باشد.

    کلیدواژگان: حساسیت به ضربه، کوکریستال های پرانرژی، روش رگرسیون خطی چندگانه، توصیف کننده های ساختاری
  • محسن روح بخش، سعید توانگر روستا، محمدرضا صدیقی صابر*، هادی معتمد الشریعتی، محمدحسین قزل ایاغ صفحات 107-116

    قدرت انفجار علاوه بر ویژگی های ذاتی موادمنفجره، متاثر از چیدمان زنجیره انفجار است. لذا طراحی صحیح زنجیره انفجار به خصوص برای خرج های انفجاری غیرحساس آلومینیوم دار به منظور اثربخشی هر چه بیشتر نقش اساسی دارد. در کار تحقیقاتی حاضر با تغییر ابعاد قرص بوستر و موقعیت آن نسبت به خرج اصلی، رفتار انفجاری خرج اصلی بررسی شده است. در این مطالعه رفتار  قرص بوستر COMP-A3 با معادله حالت JWL و خرج اصلی PBXN-111 با معادله حالت آغازش و رشد مدل شده است. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار AUTODYN انجام شده است. ضرایب به کار رفته در معادله حالت آغازش و رشد با نتایج تجربی از مقالات معتبر اعتبارسنجی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد با کاهش قطر بوستر از 5 سانتیمتر به 3 سانتیمتر برای یک طول مشخص از قرص بوستر، بر اثر واگرایی بیشتر موج فشاری داخل خرج، طول ناحیه رسیدن به تراک پایا افزایش می یابد. در حالتی که قرص بوستر به صورت متداخل  داخل خرج اصلی قرار گرفته، مقادیر بیشینه فشار در قسمت گوشه های خرج  افزایش یافته و افت فشار در اثر واگرایی را تعدیل می کند. شبیه سازی نشان می دهد برای حالتی که بوستر و خرج اصلی بر روی هم قرار گرفته (مماس) بوستر با قطر دو سانتیمتر با هر طولی از قرص بوستر قادر به ایجاد تراک پایا در خرج اصلی نیست اما در وضعیت متداخل می تواند تراک پایا در خرج اصلی ایجاد کند. این مطالعه نشان داد، قرص بوستر با قطر 5 سانتیمتر و طول 4 سانتیمتر می تواند به انفجار کامل در خرج PBXN-111 بیانجامد. طول ناحیه رسیدن به تراک پایا با بوستر مذکور 15 سانتیمتر است.

    کلیدواژگان: زنجیره انفجار، خرج غیرحساس آلومینیوم دار، PBXN-111، شبیه سازی، نرم افزار اتوداین
|
  • Hamid Reza Pouretedal *, R. Said, Ali Mousaviazar Pages 63-71

    Physical properties are among the quality control characteristic of paste explosives. Optimizing the proportional amounts of component in a composite paste explosive can have a significant effect on improving the physical properties. In this research, the effect of the amounts of different classes of RDX with different particle sizes distribution is studied on the physical properties (plasticity, density and binder leakage) of paste explosive RDX/DOS/PIB (90:2.5:7.5). The experimental design - response surface method was used to optimize the amount of each classes of RDX. The particle size distribution of RDX classes has been investigated by FE-SEM method. The average size of RDX particles in classes 1, 3 and 5 were obtained as 144.9, 441 and 3.6 microns, respectively. Plasticity of 0.029, density of 1.513 g/cm3 and the binder leakage of 0.034% are obtained for the optimal amounts of 52.5, 7.5 and 30 grams of RDX from classes 1, 3 and 5 respectively, in 100 gram sample of the proposed paste explosive.

    Keywords: RDX Explosive, Polyisobutylene, Particle Size, Plasticity, Density, Binder Leakage
  • Mohammad Ali Zarei *, Dariush Fallah, Mohsen Akbaripour, Seyyed Morteza Razavi, Mojtaba Mahyari, Saeed Tavangar Pages 73-78

    Today, vacuum stability test is one of the best methods to investigation the compatibility of different plasticizers and polymers. In this research, the compatibility of polydimethylsiloxane resin with trimethylolethane trinitrate energetic plasticizer was investigated. The applied approaches included vacuum stability test (VST) and glass transition temperature determination using DSC analysis. The acceptance limit of TMETN plasticizer by polydimethylsiloxane resin was determined using retardation and it was found that this polymer can accept the plasticizer at least 20% (w/w). Investigating the glass transition temperature with DSC analysis test showed that polydimethylsiloxane has good compatibility with TMETN plasticizer. The amount of gas released from the sample in standard conditions (VR) in the VST test was calculated as 4.77 cm3, which was within the allowed range and indicates the compatibility of TMETN plasticizer with polydimethylsiloxane.

    Keywords: pdms, Energetic Plasticizer, Trimethylolethane Trinitrate, Compatibility
  • Mohammad Eghdamtalab *, Seyed Ghorban Hosseini, Vahid Mobaraki Pages 79-88

    Cobalt disulfide nanoparticles have been used as cathodes in thermal batteries due to their unique properties. Herein, cobalt disulfide was synthesized by Solvothermal method. Investigations showed that for synthesis, the reaction should be carried out at temperatures higher than 150 degrees Celsius. XRD, FESEM, EDS, and ICP analysis were performed and the density, particle size, and frequency distribution diagram of the samples were calculated for quality control. According to XRD analysis, three samples were crystalline and eight samples were amorphous. ICP analysis was taken from three samples, which showed the best synthesis sample of cobalt (47.5%) and sulfur (52.5%). According to the results of various analysis, the best synthesis sample of cobalt disulfide in terms of crystallinity and higher density (0.66 g/cm3) and higher particle size (114.26 nm) was selected and introduced as the optimal sample for use in thermal batteries.

    Keywords: Cobalt Disulfide, Solvothermal Synthesis, Cathode, Thermal Battery
  • Arash Rostami, Mohammad javad Taghizadeh * Pages 89-97

    Dimeryl diisocyanate (DDI), one of the most frequently used isocyanate curing agents for propellant, DDI is used to cure solid propellants based on HTPB. Diisocyanates are used as a curing agent in HTPB-based composite solid propellant systems. In this study, a three-step process for optimizing the effects of numerous parameters in the manufacture of dimeryl diisocyanate (DDI) was used. In the first step, the reaction with ethanol at a temperature of 85 degrees Celsius led to the preparation of the dimer ester compound with a yield of 99%. In the following stage, high temperatures and no solvent are used to combine the produced dimer ester with hydrazine hydrate to create dimer hydrazide. In the third stage, acyl azide is produced using sodium nitrite, and the target product is produced with a 90% yield using a high-temperature Curtius rearrangement. The product obtained by this method does not have the disadvantages of the phosgene method.

    Keywords: Dimeryl Diisocyanate (DDI), Sodium Azide, Dimer Acid, Curtius Rearrangement
  • N. Zohari*, I. Ranjbar Bajestani, M. Chegeni Pages 99-106

    In this study, multiple linear regression (MLR) was used as a safe, fast, inexpensive and common method to predict impact sensitivity of energetic cocrystals. For this purpose, the data related to 28 of energetic cocrystal compounds were collected from different reliable references. Then various descriptors such as topological, structural, sub structural and … descriptors were calculated using DRAGON software. The results showed that optimum elemental composition and number of nine-member rings in the cocrystal structure are the most effective descriptors in this model. Determination coefficient of the new model was 0.954 for 22 members training set and root mean square deviation (RMSD) and average absolute deviation (AAD) were calculated as 4.55 and 3.53 J, respectively. Also, RMSD and AAD for six members test set as external validation were derived 4.48 and 3.34 respectively. Also, RMSD and AAD were 4.36 and 3.95 respectively for cross validation of derived model. For investigating of predictability of the new model were used two cross validation method as internal validation. The results showed that the values (Q2LOO=0.927 and Q2LMO=0.958). The Roy et. al computations were also used for confirmation of internal validation.

    Keywords: Impact Sensitivity, Energetic Cocrystals, Multiple Linear Regression Method, QSPR
  • Mohsen Rouhbakhsh, Saeed Tavangar, Mohammad Reza Sedighi Saber *, Hadi Motameshariati, Mohammad Hossien Ghezel ayagh Pages 107-116

    In addition to the inherent characteristics of explosives, the power of the detonation is affected by arrangement of the explosive train. Therefore, the correct design of the explosive train, especially for insensitive explosive charges containing aluminum, play a fundamental role in order to be more effective. In the current research work, by changing the dimensions of the booster pellet and its position relative to the main charge; the detonation behavior of the main charge has been investigated. In this study, the booster pellet (COMP-A3) is modeled with JWL equation of state and the main charge (PBXN-111) is modeled with ignition and growth equation of state. The simulations has been done using AUTODYN software. The coefficient used in the equation of state (ignition and growth) has been evaluated with experimental results. The simulation results show that by reducing the diameter of the booster pellet from 5cm to 3cm, for a certain length of the booster pellet, reaching to the steady detonation increases due to the greater divergence of pressure wave into the charge. In the case where the booster is inside the charge, the peak pressure values increase in the corners of the charge and adjust the pressure drop due to the divergence. The simulation shows that for the case where the booster and the main charge are placed on top of each other, the booster with a diameter of two centimeters with any length of the booster pellet is not able to create stable detonation in the main charge. For a submerged condition of the same diameter, the booster can produce stable detonation in the main charge. This study showed that a booster pellet with a diameter of 5 cm and a length of 4 cm can cause a complete detonation in PBXN-111. The length of the region to reach stable detonation with this booster is 15 cm.

    Keywords: Explosive train, Insensitive aluminized explosive, PBXN-111, Simulation, AUTODYN software