فهرست مطالب

مجله تحقیق و توسعه مواد پرانرژی
سال پانزدهم شماره 2 (پیاپی 34، پاییز و زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1401/07/11
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علیرضا زارعی*، فریبا چهانگیری، حسن فتاحی صفحات 1-8

    آیروژل یک نانو ذره با ویژگی های منحصر به فرد است که در چند دهه گذشته رشد چشمگیری در دنیای علم شیمی داشته است. از جمله ویژگی های آیروژل:می توان به دانسیته بسیار پایین، سطح فوق متخلخل، جاذب صوت و گرما و فوق آبگریزبودن اشاره کرد. با توجه با انواع آیروژل ها و روش های سنتز آن ها که معمولا از روش سل-ژل استفاده می شود، کاربردهای متفاوتی در صنایع نظامی مانند کاربرد در مواد منفجره و سوخت های موشکی، عایق حرارتی، عایق صوتی، عایق انرژی، و غیر نظامی مانند باتری ها و خازن ها، سنسورها، آشکارسازهای رادیویی، لیزر و اپتیک، ساخت و سازهای مهندسی، الکترونیک، وکاتالیزوری دارند. در این مقاله آیروژل و انواع آن، روش های سنتز و ویژگی ها و چندکاربرد آن در صنایع نظامی و غیر نظامی بررسی شده است.

    کلیدواژگان: آیروژل، آیروژل های مرکب، عایق حرارتی، سل -ژل
  • فاطمه ابریشمی* صفحات 9-27

    در این مطالعه، پیشرفت های اخیر در زمینه سنتز برخی هتروسیکل های پرانرژی غنی از نیتروژن شامل تترازول، تری آزول، ایمیدازول، پیرازول، تری آزین، تترازین و نمک های آن ها با اتصال آزو بررسی خواهند شد. این ترکیب های پرانرژی معمولا خواص و عملکرد مطلوبی نشان می دهند و در برخی موارد بر مواد منفجره متداول نظیر هگزاهیدرو-1، 3، 5-تری نیترو-1، 3، 5-تری آزین (RDX)، 2، 4، 6- تری نیتروتولوین (TNT) و 1، 3، 5-تری آمینو-2، 4، 6-تری نیتروبنزن (TATB) برتری دارند.

    کلیدواژگان: مواد پرانرژی، هتروسیکل، اتصال آزو، آزول ها، تری آزین ها، تترازین ها
  • نرگس زهری*، محمدعلی ذرعی، سید قربان حسینی، سعید توانگر روستا، مهناز منتظری، محسن محقق صفحات 28-34

    کوکریستالیزاسیون یک روش مهندسی مولکولی نوین برای بهبود خواص مواد پرانرژی (منفجره ها، محرکه ها و پیشرانه ها) است. زمانی که دو یا چند ماده ی خنثی برای تشکیل یک ساختار جدید ترکیب می شوند، کوکریستالی با خواصی متمایز ایجاد می شود. معیار عملکرد مواد منفجره (قدرت انفجاری، حساسیت فیزیکی و پایداری حرارتی) به شدت به خواص ماده مثل چگالی و نقطه ذوب وابسته است. به این ترتیب کوکریستالیزاسیون خواص مواد موجود را بهبود می دهد و مواد منفجره ی قبلی را که به دلیل برخی معایب مثل چگالی پایین یا حساسیت بالا کنار گذاشته شده بودند را اصلاح می کند. در این مقاله به مرور اهم فعالیت های تحقیقاتی سالیان اخیر دانشمندان در حوزه طراحی مولکول های پرانرژی جدید با استفاده از تکنیک کوکریستالیزاسیون پرداخته می شود. همچنین علل تشکیل کوکریستال ها از دیدگاه ساختار مولکولی مورد بررسی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: کوکریستال های پرانرژی، دانسیته کریستالی، کارایی، حساسیت های انفجاری، طراحی مولکولی
  • محمدجواد تقی زاده*، مهدی بهاروند صفحات 35-50

    استفاده از ترکیبات پودری در بسیاری از صنایع از جمله در حوزه مواد پر انرژی معمول می باشد. اما با وجود پیشرفت ها، این ترکیبات با گذشت زمان در معرض تغییراتی هستند که منجر به کلوخه شدن و باعث به وجود آمدن مشکلاتی در ارتباط با استفاده، حمل و نقل و انبارداری می گردد. هرچند در حال حاضر پیشرفت های خوبی در این زمینه صورت گرفته است ولی تحقیقات جهت یافتن راهکارهایی مقرون به صرفه و اقتصادی در عین حفظ خواص این مواد پودری ادامه دارد. تمایل به کلوخه شدن که در نتیجه تولید، حمل و نقل و انبارداری ایجاد می شود را می توان به مواردی همچون فعل و انفعالات بین ذرات و عوامل محیطی مانند دما، رطوبت و شرایط مکانیکی ارتباط داد که بر تغییر شکل یک پودر تاثیر می گذارند. ممکن است زمان قابل توجه و چرخه ای از شرایط محیطی برای ایجاد کیک لازم باشد. در این مقاله مکانیسم کلوخه شدن، عوامل موثر بر کلوخه شدن و روش های جلوگیری از کیک شدن مورد بحث قرار گرفته است. علاوه بر این مواد افزودنی ضد کلوخه (آنتی کیک ها) و روش سنتز برخی از آنها با استفاده از مواد اولیه آزید، نیتریل، هالید، الکل، آمید، کربوکسیلیک اسید، آلکن، سولفونامید، کربامات و گوگردی در حضور کاتالیزورهای مختلف بررسی و خصوصیات آنها شرح داده شده است.

    کلیدواژگان: مواد پرانرژی، کلوخه شدن (کیک شدن)، ضد کلوخه (آنتی کیک) و عوامل کلوخه شدن، لوریل آمین
  • عباس وزیری*، امیر حضرت پور، اکبر نسیمی صفحات 51-62

    مواد منفجره پلاستیکی (PBXs) با بایندر خنثی علی رغم داشتن خواص مکانیکی خوب و حساسیت پایین، به علت داشتن مواد خنثی، محتوای انرژی پایینی دارند. لذا تحقیقاتی جهت جایگزینی سیستم بایندر خنثی با سیستم بایندر پرانرژی و اجزای انفجاری قوی تر در ساخت این مواد انجام می گیرد. استفاده از پلیمرهای پرانرژی و موادی مانند سیکلو تترامتیلن تترانیترامین (HMX) در PBXها می تواند این مشکل را تا حدود زیادی حل کند. یافته ها نشان می دهد استفاده از پلیمرهای پرانرژی مانند پلیمر گلیسیدیل آزید (GAP) و پلی (NIMMO) ویژگی های انفجاری و مکانیکی خوبی را به فرمولاسیون PBX می دهد اما در عین حال ممکن است سبب افزایش حساسیت این مواد نسبت به ضربه و اصطکاک شود. نکته مهم در ساخت PBXها، رسیدن به محتوای انرژی مناسب و همچنین حساسیت کم نسبت به ضربه و اصطکاک است. در این مقاله مشخصات برخی از پلیمرهای پرانرژی، سازگاری این پلیمرها با برخی از مواد منفجره رایج و آخرین تحقیقات در مورد استفاده از پلیمرها و نرم کننده های پرانرژی در ساخت مواد منفجره پلاستیکی بررسی شده است.

    کلیدواژگان: مواد منفجره پلاستیکی، پلیمرهای پرانرژی، HMX، ویژگی های انفجاری، ویژگی های ایمنی
  • میلاد صدری خانلو، محمد علی ذرعی*، مسلم بنی اسد، آسیه عسگری صفحات 63-74

    پودرهای فلزی به دلیل حرارت زیاد واکنش با اکسیژن، بهبود چگالی پیشرانه، کاهش نمای فشار (n) و مهار ناپایداری احتراق، گرمای احتراق بالاتر و در نتیجه سبب Isp بالاتر در پیشرانه ها می شوند. آلومینیوم، منیزیم و بور کاربرد گسترده ای در فرمولاسیون های پیشرانه پیدا کرده اند. بور، به دلیل حرارت اکسیداسیون زیاد و وزن اتمی کم، یکی از بهترین عناصر شناخته شده است. متاسفانه، به دلیل واکنش پذیری ذاتی و پوشش سطح آن با اکسید ، اشتعال آن بسیار دشوار است. در مقایسه، منیزیم به راحتی قابل اشتعال است و با پوشاندن یک ذره بور با منیزیم، ویژگی های احتراق بور به طور قابل توجهی افزایش می یابد. فناوری پیشرانه غنی از سوخت برپایه بور، کلید اصلی برای موتورهای هوا تنفس مورد نیاز موشکهای آیرودینامیکی با سرعت مافوق صوت (M> 4-8) ، ارتفاع زیاد (H> 15-40 کیلومتر) ، ارتفاع فوق العاده کم (H <100-300 متر) و برد متوسط (L> 100 کیلومتر) ، و همچنین فناوری اصلی پشتیبانی از موتورهای  هیبریدی با نیروی رانش قابل تنظیم می باشد.

    کلیدواژگان: بور، سوخت فلزی، پیشرانه های جامد، احتراق، رمجت
  • رحیمه اسماعیل زاده*، رضا آرامی صفحات 75-89

    مواد منفجره در هنگام تولید، جابجایی و استفاده در اماکن نظامی، موجب آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی، خاک ها و رسوبات می شوند. خاک به عنوان ارتباط بین آب، هوا و زندگی گیاهی و جانوری یک منطقه مطرح است و بنابراین سلامت خاک بسیار ضروری است. از این رو برای جلوگیری از عواقب زیست محیطی و ضررهای انسانی، نیاز به بهبود خاکهای آلوده به این مواد می باشد. این بهبود، با روش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی قابل انجام است. در دهه های اخیر روش تصفیه زیستی، به دلیل سازگار بودن با محیط زیست و ایمنی بالا مورد توجه است. فرایند بهبود زیستی مواد منفجره با استفاده از دو رویکرد محرک زیستی و تقویت زیستی انجام می گیرد. در این مقاله، روش های بهبود سبز برای پاک سازی خاک های آلوده از جمله کامپوست کردن، استفاده از گیاهان تراریخته، میکروبها و غیره از مواد پرانرژی مرسوم مانند HMX، RDX، Cl-20 و TNT بررسی شده است.

    کلیدواژگان: آلودگی خاک، تخریب زیستی، کامپوست کردن، گیاه پالایی، میکروارگانیزم
|
  • AliReza Zarei *, Fariba Jahangiri, Hasan Fattahi Pages 1-8

    Aerogel is a unique nanoparticle that has grown dramatically in the world of chemistry over the past few decades. Aerogel features: Very low density, ultra-porous surface, sound and heat absorber, and super hydrophobic. Depending on the type of aerogels and their synthesis methods, different applications in military industries such as: Explosives, Rocket fuels, thermal insulation, sound insulation, energy insulation, and civilian, such as: batteries and capacitors, sensors, radio detectors, lasers and optics, engineering, electronics, and catalytic constructions. In this article, aerogels and their types, synthesis methods, their properties and some applications in military and civilian industries have been studied.

    Keywords: Aerogel, High-Energy composites, Thermal insulation, Sol-Gel
  • F. Abrishami* Pages 9-27

    In this study, the recent developments in the synthesis of some azo- linked high- nitrogen energetic heterocycles such as tetrazole, triazole, imidazole, pyrazole, triazine, tetrazine and their salts will be investigated. These energetic compounds generally exhibit desirable properties and performance, which in some cases are superior to the conventional energetic materials such as hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX), 2, 4, 6-trinitrotoluene (TNT) and 1,3,5-trinamino-2,4,6- trinitrobenzene (TATB).

    Keywords: High Energetic Materials, Heterocycles, Azo-linked, Azoles, Triazines, Tetrazines
  • N. Zohari*, M. A. Zaree, S. Gh. Hosseini, S. Tavangar Roosta, M. Montazeri, M. Mohaghegh Pages 28-34

    Co-crystallization is an attractive molecular engineering approach for realizing improved energetic materials (explosives, propellants, and pyrotechnics). When two or more neutral species are combined to form a new structure, co-crystals are created with distinct solid-state properties. The performance criteria of energetic materials (explosive power, thermal stability, and physical sensitivity) are critically depended on some properties such as density and melting point. So, using co-crystallization could improve existing materials and even energetic compounds which were previously abandoned, due to having several disadvantages such as low density or high sensitivity. In this article, several most important efforts of scientists in the novel energetic molecular design field through co-crystallization technic are introduced. Also, reasons of the formation of a co-crystal are investigated from molecular structure point of view.

    Keywords: Energetic Co-Crystals, Crystal Density, Performance, Detonation Sensitivity Parameters, Molecular Design
  • M. J. Taghizadeh*, M. Baharvand Pages 35-50

    The use of compounds in powder form is common in many industries, including energetic materials. however, these compounds exposed to changes over time that lead to lumping and causes problems at use, transportation, and storage. The tendency to lumping that result from production, transport and storage can be attributed to interactions between particles and environmental factors such as temperature, humidity and mechanical conditions that affect the deformation of a powder. In this article, the mechanism of lumping, the factors affecting lumping and methods to prevent cake are discussed. In addition, anti-cake additives and the method of synthesis of some of them using the raw materials of azide, nitrile, halide, alcohol, amide, carboxylic acid and etc in the presence of various catalysts are Reviewed and their properties are described has been discussed.

    Keywords: Energetic Materials, Lumping, Anti-cake, Lumping Factors, Lauryl Amine
  • A. Hazratpoor*, S. A. Vaziri, A. Nasimi Pages 51-62

    Plastic Bonded Explosives with inert binder despite having good mechanical properties and low sensitivity, because of containing inert materials, have low energy level. So investigations for replacing inert binder system with energetic binder system and high exploding components in the making of these materials are performing. It seems using energetic polymers and materials like Cyclotetramethylene tetranitramine(HMX) in Plastic Bonded Explosives can overcome this problem. Investigations show using energetic polymers like Glycidyl Aide Polymer and PolyNIMMO give good explosion and mechanical properties to PBXs but it may cause to increasing these formoulations sensitivity to impact and friction. An important point in the making of PBXs is reaching to suitable energy level and also less sensitivity to impact and friction. In this article specifications of some energetic polymers, compataibility of this polymers with some common explosives and last investigations about using energetic polymers and plasticizers in the making of Plastic Bonded Explosives was reviewed.

    Keywords: Plastic Bonded Explosives, Energetic Polymers, HMX, Explosion Specifications, Safety Specification
  • M. Sadri Khanlo, M. A. Zarei, A. Asgari, M. Bani Asad Pages 63-74

    Metal powders are combined due to high heat reaction with oxygen, improve the density of the propellant, decrease the pressure exponent (n) and Higher combustion heat, and as a result of higher ISP in propellant. Aluminum, magnesium and boron have found a wide application in propellant formulations. Boron, due to high oxidation heat and low atomic weight, is one of the best elements known. Unfortunately, it is very difficult to ignition due to its inherent reactivity and its surface covering with oxide. In compared, the magnesium is easily flammable and by covering a boron particle with magnesium, the boron combustion properties increase significantly. Boron-based propellant technology is the key to ramjet engines for aerodynamic rockets with supersonic speeds (M> 4-8), high height (H> 15-40 km), ultra-low height (H <100-300 m), and medium range (L> 100 km) Also, the main technology supports hybrid engines with drift force is adjustable.

    Keywords: Boron, Metal fuel, Solid Propellant, Combustion, Ramjet
  • R. Esmaeelzadeh*, R. Arami Pages 75-89

    The explosives, in manufacturing, transporting and using at military installations, caused to pollution of ground and subground waters, soils and sediments. Soil is posed as a relationship between water, weather and plants and animals existence of a zone. Therefore, soil health is a necessary matter. So, in order to suppression from environmental issues and human detriment, polluted soil improvement form these materials are required. This improvement can be done by physical, chemical and biological routes. In early decades, bio-improvement is more considered, due to environment friendly, health and safety. Bio-improvement processes if explosives are implemented by two routes: biological stimulus and biological amplification. In this paper, methods of green improvement for polluted soil refinement such as composting, utilizing of transgenic plant, microbes and etc. from common energetic materials such as TNT, RDX, HMX AND Cl-20 are investigated.

    Keywords: Soil Pollution, Biodegradation, Composting, Phytoremediation, Micro-Organism