Oxidantes energéticos libres de perclorato habilitados por la cocristalización iónica

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Materiales energéticos

Sus antecedentes:

• El perclorato de amonio (AP) es el oxidante estándar en los motores de cohetes sólidos, pero enfrenta preocupaciones ambientales.
• El nitrato de amonio (AN) y la dinitramida de amonio (ADN) son posibles sustitutos verdes, pero tienen poca estabilidad y morfología cristalina.
• Estos problemas impiden el embalaje denso y limitan el uso generalizado de AN y ADN en propulsores de cohetes.

Objetivo del estudio:

• Para abordar los desafíos de manejo y procesamiento de AN y ADN para motores de cohetes sólidos sostenibles.
• Sintetizar y caracterizar nuevos cocristales energéticos de AN y ADN con un coformador energético.
• Investigar el potencial de la cocristalización iónica para mejorar las propiedades de las sales oxidantes.

Principales métodos:

• Se empleó la cocristalización iónica para crear cocristales de AN y ADN con 5,5'-dinitro-2H,2H'-3,3′′-bi-1,2,4-triazol (DNBT).
• Se utilizó calorimetría de barrido diferencial (DSC) para analizar las propiedades térmicas y la estabilidad de los cocristales sintetizados.
• Se calculó el balance de oxígeno de los cocristales resultantes y se comparó con los materiales energéticos existentes.

Principales resultados:

• El cocristal 2AN:DNBT se sintetizó con éxito, demostrando la estabilización del AN y mitigando su problemática transición de fase al estado sólido.
• Se produjo el cocristal 2ADN: DNBT, que exhibe el mayor equilibrio de oxígeno entre todos los cocristales orgánicos conocidos.
• Estos cocristales representan la primera instancia de sales oxidantes que se cocristalizan con un coformador energético mientras se mantiene un equilibrio de oxígeno positivo.

Conclusiones:

• La cocristalización iónica es una estrategia eficaz para mejorar la estabilidad y procesamiento del nitrato de amonio y la dinitramida de amonio.
• Los cocristales desarrollados ofrecen características de rendimiento mejoradas, incluida una mejor estabilidad térmica y un alto equilibrio de oxígeno.
• Esta investigación allana el camino para el desarrollo de propulsores de cohetes sólidos más sostenibles y eficientes.