Reacción química inducida por la descompresión en CL-20

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La cinética química
• Física de altas presiones

Sus antecedentes:

• La seguridad de los materiales energéticos está vinculada a la cinética de la reacción a alta presión.
• Las vías de descomposición química de los materiales energéticos bajo presión son poco exploradas.
• Las investigaciones anteriores se centraron en la evolución estructural y las transiciones de fase, no en la descomposición.

Objetivo del estudio:

• Investigar las reacciones químicas inducidas por la presión en el CL-20 durante la descompresión.
• Para aclarar los mecanismos de descomposición e identificar los productos gaseosos.
• Comprender la influencia de las condiciones de presión en las vías de reacción.

Principales métodos:

• Compresión no hidrostática y hidrostática mediante celdas de yunque de diamante.
• Espectroscopia infrarroja para identificar los productos de descomposición.
• Simulaciones de dinámica molecular para modelar los mecanismos de reacción.

Principales resultados:

• Se observó una nueva reacción química inducida por la presión en CL-20 durante la descompresión a partir de 26,2 GPa.
• Los productos de descomposición incluyen N2O y CO2, confirmados por espectroscopia IR.
• La dinámica molecular reveló la migración de H, la transferencia de OH, la escisión del enlace C-C y la escisión del enlace C-N como pasos iniciales.
• La mejora de las condiciones hidrostáticas aumentó el umbral de reacción a 30,1 GPa, lo que indica la influencia de la tensión de corte.

Conclusiones:

• Esta es la primera demostración de reacciones químicas inducidas por descompresión en explosivos condensados.
• La tensión de corte juega un papel crítico en la descomposición de CL-20 en condiciones no hidrostáticas.
• Los hallazgos proporcionan información fundamental sobre la seguridad energética del material, la iniciación y la detonación.