فهرست مطالب

مجله تحقیق و توسعه مواد پرانرژی
سال شانزدهم شماره 1 (پیاپی 35، بهار و تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1401/08/29
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهرداد شوره کندی*، زهرا امامی فرد، عرفان محب الخامس، محمدمهدی بحری، مرتضی شیرمحمدی، شهرام قنبری پاکدهی صفحات 1-8

    تحقیق در حوزه رانشگرهای فضایی با توجه به نیاز به ماهواره هایی که امکان ماندگاری بالا در مدار و قابلیت کنترل داشته باشند از موضوعات مورد توجه محققان جهان در سال های اخیر بوده است. چنانچه در ساختار ماهواره از سیستم پیشرانش استفاده نشود، پس از گذشت مدت زمان کوتاهی، به دلیل عدم توانایی در کنترل وضعیت و تنظیم مدار، عمر ماهواره به پایان خواهد رسید. لذا استفاده از سیستم رانشگر، اجتناب ناپذیر می باشد. در بین رانشگرهای مورد استفاده، رانشگر کاتالیستی هیدرازینی از موقعیت بسیار مطلوبی برخوردار است اما از آنجا که هیدرازین، سرطانزاست لذا تحقیقات برای جایگزینی این تک پیشرانه ادامه دارد که سرانجام تک پیشرانه مایع برپایه آمونیوم دی نیترامید (ADN) معرفی شده است. تجزیه تک پیشرانه مایع بر پایه ADN نیازمند کاتالیستی مناسب است که این فرایند را به بهترین شکل ممکن انجام دهد. مرور فعالیت های صورت گرفته در این مقاله نشان داد که بیشترین کاتالیست های مورد استفاده برای تجزیه تک پیشرانه مایع بر پایه ADN، مس، پلاتین و مس-پلاتین برپایه گاما آلومینای تقویت شده با لانتانیم است.

    کلیدواژگان: رانشگر فضایی، تک پیشرانه مایع، آمونیوم دی نیترامید، کاتالیست
  • فاطمه ابریشمی*، عادل داودی صفحات 9-36

    در این مطالعه، روش‌های سنتز، خواص فیزیکی – شیمیایی و عملکرد انفجاری هتروسیکل‌های جوش خورده پرانرژی با دو یا چند حلقه متصل به هم مورد بررسی قرار می‌گیرند. این دسته از ترکیب‌ها با ساختار چند حلقه‌ای مسطح، گرمای تشکیل بالاتر و انرژی کشش حلقه ذخیره شده در مولکول‌ها مورد توجه قرار گرفته‌اند. عملکرد انفجاری خوب، پایداری حرارتی بالا و حساسیت پایین در مقابل محرک‌های مکانیکی موجب افزایش ایمنی سنتز، حمل و نقل و انبارداری این ترکیب‌های پرانرژی با چگالی بالا می‌شود. این ویژگی‌ها ترکیب‌های هتروسیکل جوش خورده را گزینه مناسبی برای جایگزینی با مواد پرانرژی مرسوم برای کاربردهای نظامی و غیرنظامی می‌سازد. از میان ترکیبات مطالعه شده، برخی با عملکرد انفجاری قابل مقایسه و یا بالاتر از مواد منفجره مرسوم مانند TNT، HMX ، RDX و یا CL-20 و با حساسیت پایین‌تر نسبت به محرک‌های خارجی، آن‌ها را گزینه مناسبی برای مواد منفجره رایج پیشنهاد می‌کنند. در حالی‌که برخی به‌دلیل داشتن ضربه ویژه بالا، مناسب استفاده در فرمولاسیون پیشرانه‌های با کارایی بالا هستند. همچنین، اختلاف دمای ذوب و تجزیه باعث می‌شود برخی از این هتروسیکل‌های جوش خورده به عنوان مواد قابل ذوب و ریخته‌گری مورد توجه قرار گیرند.

    کلیدواژگان: مواد پرانرژی، هتروسیکل جوش خورده، عملکرد انفجاری، حساسیت به ضربه و اصطکاک، ایمنی
  • سارا اکبری، ندا قاسمی، نرگس زهری* صفحات 37-46

    توسعه و اصلاح خواص مواد پرانرژی یکی از مهم ترین حوزه های تحقیقاتی ده های اخیر است. یکی از روش های معرفی شده در این راستا، مهندسی مولکولی از روش کوکریستالیزاسیون است. چندین روش برای سنتز کوکریستال های پرانرژی تاکنون گزارش شده است از جمله، تبخیر آهسته حلال، حلال/ ضد حلال، آلتراسونیک و امواج صوتی. لیکن افزایش مقیاس روش های سنتز مبتنی بر کوکریستالیزاسیون یکی از چالش های مهم در این حوزه است. اخیرا نتایجی در مورد افزایش مقیاس و توسعه کوکریستال ها با استفاده از فناوری اختلاط به کمک رزنانس امواج صوتی (RAM) منتشرشده است. به عنوان مثال، کوکریستال HMX Cl-20: به کمک همین روش، در فرکانس بالا و در حضور مقدار کمی از حلال، از کوفورمرهای اولیه سنتز شده است. این روش مزایای بسیار زیاد دیگری در فرایندهای مواد پرانرژی دارد از جمله می توان به ایمنی بالای روش، افزایش مقیاس، افزایش سرعت اختلاط، یکنواختی بالا در اختلاط، پرهیز از آسیب به ساختار کریستالی مواد و اختلاط بدون هیچ گونه محدودیت از لحاظ ویسکوزیته را نام برد. همچنین تحقیقات نشان داده که اختلاط به کمک رزونانس امواج صوتی یک بستر جدید بالقوه برای فرایندهای کوکریستالیزاسیون است.

    کلیدواژگان: اختلاط به کمک رزونانس امواج صوتی، مواد پرانرژی، کوکریستالیزاسیون
  • رحیمه اسماعیل زاده*، رضا آرامی صفحات 48-60

    انباشتگی زیاد مهمات بلااستفاده به همراه هزینه زیاد روش‌های متداول اسقاط مهمات و ملاحظات زیست‌محیطی، منجر به شکل گیری ایده بازیافت اجزای مهمات بلااستفاده و یا تغییر کاربری آن‌ها گردیده است. در این راستا، تلاش‌های زیادی انجام گردیده است که نتایج خوبی نیز به‌دست‌آمده است. بازیابی و تغییر کاربری مهمات معمولا به چند دسته اصلی تقسیم می گردد، که عبارت‌اند از: بازیافت مواد پرانرژی مانند بازیافت ترکیبات پرانرژی از الاستومرهای ترموپلاستیک پرانرژی (ETPE) و مواد منفجره پلاستیکی (PBX)، بازیافت RDX از 3- Comp A و غیره، استفاده مجدد ترکیبات انفجاری برای کاربری‌های غیرنظامی (مانند معدنکاری، جوشکاری انفجاری و صنایع نفت و گاز) و کاربری‌های غیر انفجاری (مانند کود، خوراک دام، تبدیل به مواد خام شیمیایی). علاوه بر استفاده مجدد از مواد پرانرژی مهمات، از قطعات فلزی مهمات نیز می‌توان دوباره استفاده کرد. در این مقاله، روش‌های بازیافت اجزا و تغییر کاربری مهمات بلااستفاده مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: مهمات بلااستفاده، بازیابی مواد پرانرژی، تغییر کاربری مهمات، ضایعات فلزی
  • علی اکبر مجیدی جیرندهی*، احسان فتحی عسگرآباد، سید حجت هاشمی صفحات 61-68

    مهمترین هدف در آزمایش ضربه سقوطی که در صنایع نظامی، فولاد و لوله سازی استفاده می شود، بدست آوردن مقدار انرژی شکست است. با نصب تجهیزات مناسب می توان نیروی ضربه دینامیکی را بر حسب تغییر مکان چکش دستگاه ضربه سقوطی اندازه گیری کرد و به کمک آن پارامترهای زیادی نظیر انرژی شروع و رشد ترک و انرژی کل شکست را محاسبه نمود. بدین منظور با استفاده تحلیل عددی بوسیله نرم افزار آباکوس، محل مناسب نصب کرنش سنج ها روی چکش تعیین شد. سپس مدار نیروسنج نصب و به کمک روش های تحلیلی و تجربی، رفع عیب و کالیبره شد. جهت بدست آوردن انرژی، باید ولتاژ را به مقادیر نیرو در هر لحظه تبدیل کرد. برای بدست آوردن ضریب مورد نظر از دو روش تحلیلی و تجربی استفاده شد. دو عدد حاصل از دو روش مذکور اختلاف قابل قبولی داشتند. همچنین، جهت افزایش دقت تکرارپذیری تجهیزاتی مانند میکروسوییچ و شابلون استفاده شدند. آزمایش های انجام شده با دستگاه نشان از تکرارپذیری نتایج داشت.

    کلیدواژگان: دستگاه ضربه سقوطی، مدار نیروسنج، شیبه سازی عددی، انرژی شکست
  • قربان حسینی*، فاطمه معصوم پرست، حسن جهانگیری صفحات 69-78

    کالکوپیریت یک ترکیب معدنی با فرمول مولکولی CuFeS2 است. تاکنون سنتز این ماده ی نیمه هادی با روش های هیدروترمال (سولوترمال)، تجزیه حرارتی و مایکروویو انجام شده است. نوع ساختار و اندازه ذره کالکوپیریت که در تعیین خواص نهایی آن بسیار حایز اهمیت است به وسیله آنالیزهای XRD، XPS، SEM و TEM شناسایی می‌شود. جهت بررسی عملکرد الکتروشیمیایی کالکوپیریت نیز معمولا از روش‌های ولتامتری چرخه ای (CV) و تست شارژ-دشارژ استفاده می‌شود. پیش‌بینی می‌شود این ترکیب بتواند در صنعت ساخت باتری‌های حرارتی تحول به سزایی ایجاد کند. الکترولیت جامد این نوع باتری نظامی بوسیله مواد پیروتکنیک تعبیه شده در فضای داخلی آن مذاب شده و جریان الکتریکی مورد نیاز تامین می شود. در این مقاله مشخصات کالکوپیریت، روش‌های سنتز، کاربردها و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: کالکوپیریت، سولفید آهن-مس، ماده فعال کاتد، باتری یون-لیتیوم، باتری حرارتی
  • امیررضا احدزاده، مرتضی غفوری* صفحات 79-89

    در این مقاله پیشینه مواد منفجره عمرانی، انواع مختلف آن، کاربرد هر یک، ادبیات و اصطلاحات رایج در زمینه مواد منفجره عمرانی و برخی از آزمون‌های ویژه این نوع مواد منفجره و در پایان خطرات کار با این محصولات مورد مطالعه قرار گرفته است. مواد منفجره تجاری یا عمرانی نوین بر پایه آمونیوم نیترات در طول دهه 50 میلادی توسعه یافتند. این محصولات به طور گسترده در معادن، راه‌سازی، تونل‌سازی و سایر فعالیت‌های عمرانی مورد استفاده قرار می‌گیرند و نقش بزرگی در رشد اقتصادی کشورها ایفا می‌کنند. دوغاب‌ها، ژل-آب‌ها، امولسیون‌ها، دینامیت‌ها و آنفو از جمله مواد منفجره عمرانی هستند که در حال حاظر تولید و مصرف می‌شوند. اصطلاحات خاصی در زمینه تولید، مشخصه‌یابی، طبقه‌بندی و مصرف مواد منفجره عمرانی رایج است که مجاز بودن، مقاومت به آب، COD، حساسیت‌زدایی با فشار، اشتعال‌زایی و... از آن جمله هستند. حساسیت و ایمنی مواد منفجره عمرانی متفاوت از مواد منفجره نظامی است. به همین علت حوادث رخ داده در رابطه با مواد منفجره عمرانی عمدتا نشات گرفته از عدم آشنایی کاربر با خصوصیات این ترکیبات است. حوزه تولید و کار با مواد منفجره عمرانی نیازمند شناخت شیمی و مهندسی نسبت به موضوع است تا مسیر تحقیق و توسعه این محصولات مفید و پراستفاده بدون رخ‌داد حادثه طی شود.

    کلیدواژگان: آنفو، مواد منفجره تجاری، امولایت، واترژل، اسلاری، آتشکاری، Expogel، Permitted Explosive، Ammonium Nitrate
|
  • S. ghanbari, Z. Emami Fard, M.M. Bahri Rashtabadi, M. Shoreh Kandi, M. Shir Mohammadi, E.Mohebolkhames Pages 1-8

    Research in space thrusters has been one of the topics of interest to researchers in the world in recent years due to the need for satellites with high durability in orbit and controllability. If the propulsion system is not used in the structure of the satellite, after a short time, the life of the satellite will end due to the inability to attitude control and orbit adjustment. Therefore, the use propulsion system is inevitable. Among the thrusters used, the hydrazine catalytic thruster has a very favorable position. However, since hydrazine is carcinogenic, research is ongoing to replace the monopropellant. Finally, the liquid monopropellant based on ammonium dinitramide (ADN) has been introduced. Decomposition of liquid monopropellant requires a suitable catalyst to perform this process in the best possible way. In this article, a literature survey indicated that most catalysts used for the decomposition of liquid monopropellant based on ADN are copper, platinum, and copper-platinum supported on gamma-alumina dopped with lanthanum.

    Keywords: Space thruster, Liquid monopropellant, Ammonium Dinitramide, Catalyst
  • F. Abrishami*, A. Davoudi Pages 9-36

    In this study, the synthesis, physicochemical properties and energetic performance of fused heterocycle based energetic materials with two or more rings are investigated. These compounds have been considered with a coplanar polycyclic structure, higher heats of formation (HOF) and ring-strain energy stored in the molecules. Good energetic performance, high thermal stability and low sensitivity toward destructive mechanical stimuli increase the safety of the synthesis, transfer, and storage of high- density energetic compounds. These properties make fused heterocyclic compounds a suitable alternative to conventional high-energetic materials for military and civilian applications Among the compounds studied, some of them have explosive performance comparable or higher than conventional explosives such as TNT, HMX, RDX or CL-20 and lower sensitivity to external stimuli. They are suitable candidate for replacement of conventional explosives. Because of their high specific impalse, some of them are suitable for use in high-performance propellant formulations. Also, the difference between melting point and decomposition temperature makes these fused heterocycles suitable as melt cast explosive.

    Keywords: Energetic Materials, Fused Heterocycle, Energetic Performance, Impact, Friction Sensitivity, Safety
  • S. Akbari, N. Ghasemi, N. Zohari* Pages 37-46

    In recent decades the improvement and optimization of the properties of energetic materials are one of the most important research fields. In this regard, cocrystalization is introduced as a molecular engineering method. There are several methods for the synthesis of new crystals or the so-called cocrystallization process, including slow solvent evaporation, solvent / antisolvent, dry spray, ultrasonic and sound wave resonance. The scale up of energetic cocrystals is an important challenge in this field. In recent years, several reports are published about the role of Resonance Acoustic Mixer (RAM mixer) to improve and scale up of the energetic cocrystals. For example, CL-20:HMX cocrystal is synthesized and characterized using small amount of solvents applying RAM mixer. This method has several advantages in the energetic materials processes, such as increasing safety, scale up, speed of mixing, uniformity and avoid damage to the crystal structure of the materials. Also, this method provides the possibility of mixing without any viscosity limitations. Researches are shown that RAM mixing method is a potential new substrate for co-crystallization processes.

    Keywords: Resonance Acoustic Mixer, Energetic Materials, Cocrystallization
  • R. Esmaeelzadeh*, R. Arami Pages 48-60

    Accumulation of stock ammonitions along with the high cost of traditional ammonition destruction methods and also enviromental consideration, caused to recovery and/or usage altering of useless ammonitions. Many efforts were conducted in order to reach this hope and sometimes were obtained to good results .Generally, the recovery and reusing of ammunition were classifying to sevral categories such as: recovery of energetic materials for example recovery Energetic thermoplastic elastomer( ETPE), recovery Energetic material from PBX and RDX from comp A, reuse of components for another explosive products (non-military applicationse.g. Commercial mining explosives, Explosive welding, Oil and gas industry), and reclaiming components for use as non-explosive products (e.g. fertilizer, animal feed and conversioninto chemicals raw materials). Moreover of reusing of energetic materials, Scrap metals of ammunition could be used again. In this paper, methods of Recovery and reusing of stock ammunition were investigated.

    Keywords: Stock Ammonitions, Recovery of Energetic Materials, Useage Altering of Ammonitions, Metal Scrap
  • A. A. Majidi Jirandehi, A. Fathi Asgar Abad, S. H. Hashemi Pages 61-68

    The most important objective in the drop weight tear test (DWTT) is obtaining the fracture energy. DWTT use in the military, steel and pipeline industries. By installing the proper equipment, the dynamic impact load can be measured in terms of the hammer displacement of the DWTT machine and it can calculate many parameters such as initiation energy, propagation and total fracture energy. For this purpose, numerical analysis by ABAQUS software was used to determine the proper location of the strain gauge on the hammer. Then, the strain gauge circuit (load-cell) was installed and calibrated using analytical and experimental methods. In order to use the circuit, the voltage must be converted to the load values. The analytical and experimental methods were used to obtain the desired coefficient. The two coefficient had an acceptable difference. In addition, in order to increase the accuracy and repeatability, other equipment such as guide and micro-swich were used in the DWTT machine. Experiments with the DWTT machine showed the repeatability of the results.

    Keywords: DWTT, Load-cell Circuit, Numerical Simulation, Fracture Energy
  • S.Gh.Hosseini, F.Masomparast, H.Jahangiri Pages 69-78

    Chalcopyrite is an inorganic compound with the molecular formula CuFeS2. So far, this semiconductor material has been synthesized by using hydrothermal (solvothermal), thermal decomposition and microwave. The structure and size of synthesized samples are characterized by XRD, XPS, SEM and TEM. Electrochemical performance of the assembled Li/CuFeS2 batteries was characterized by cyclic voltammetry and discharging test. The solid electrolyte of this type of military battery is melted by pyrotechnic materials embedded in its interior, providing the required electrical current.in this paper chalcopyrite specification, syntesis methods, application and its performance were studied.

    Keywords: Chalcopyrite, Iron-Copper Sulfide, Active Cathode Material, Lithium-Ion Battery, Thermal Battery
  • A. R. Ahadzadeh, M. Ghafoori* Pages 79-89

    In this article, the history, different types applications, literature and common terms in the field of civil explosives and some special tests of this type of explosives and finally the hazards of working with these products have been studied. Modern commercial or civil explosives based on ammonium nitrate were developed during the 1950s. These products are widely used in mining, road construction, tunneling and other construction activities and play a major role in the economic growth of countries. Slurries, water-gels, emulsions, dynamites and ANFO are the currently being produced and consumed civil explosives. Special terms in the field of production, characterization, classification and consumption of civil explosives are common, including permissibility, water resistance, COD, pressure desensitization, incendivity, etc. The sensitivity and safety of civil explosives is different from that of military explosives. For this reason, accidents related to civil explosives are mainly due to the user's unfamiliarity with the properties of these compounds. The field of production and work with civil explosives requires a chemistry and engineering vision in order to research and develop these useful products without incident

    Keywords: ANFO, Commercial explosives, Emulite, Water-gel, Slurry, Firing, Expogel, Permitted Explosive, AmmoniumNitrate