電子コクリステル化によって活性化される,高塩酸性エネルギー酸化剤
Andrew J Bennett1, Leila M Foroughi1, Adam J Matzger1,2
1Department of Chemistry, University of Michigan, 930 North University Avenue, Ann Arbor, Michigan 48109, United States.
Journal of the American Chemical Society
|January 5, 2024
まとめ
研究者は,持続可能な固体ロケットモーターのためのアンモニアム・ナイトレート (AN) とアンモニアム・ディナイトラミド (DNA) を改善するために,イオン性コクリステル化を使用して新しいエネルギーコクリステルを開発しました. これらの新しい材料は安定性と包装性を向上させ,従来の酸化剤の主要な限界を解決します.
科学分野:
- 材料科学
- 化学工学
- エネルギー物質
背景:
- 塩化アンモニア (AP) は,固体ロケットモーターの標準的な酸化物質ですが,環境問題に直面しています.
- 酸ナトリウム (AN) とアモニアム・ディニトラミド (ADN) は緑色の代替物ですが,安定性と結晶形質が悪い.
- これらの問題は,密度の高い包装を阻害し,ロケット推進剤のANとADNの広範な使用を制限します.
研究 の 目的:
- 持続可能な固体ロケットモーターのためのANとADNの取り扱いと処理の課題に取り組む.
- 活力のあるコフォーマーでANとADNの新しい活力のあるコクリスタルを合成し,特徴づけること.
- 酸化塩の性質を改善するためのイオン共結晶化の可能性を調査する.
主な方法:
- 離子共結晶化により,ANとDNAの共結晶を 5,5'-dinitro-2H,2H'-3,3′′-bi-1,2,4-triazole (DNBT) で生成した.
- 合成されたコクリスタルの熱特性と安定性を分析するために,差分スキャニングカロメトリー (DSC) が使用された.
- 生成されたコクリスタルの酸素バランスは計算され,既存のエネルギー材料と比較された.
主要な成果:
- コクリスタル2AN:DNBTの合成が成功し,ANの安定化と問題のある固体相移行を緩和しました.
- 2DNA:DNBTのコクリスタルは,知られているすべての有機コクリスタルの中で最も高い酸素バランスを示しています.
- これらの共結晶は,陽性な酸素バランスを維持しながら,エネルギーのある共結晶を用いた酸化塩の最初の例を表しています.
結論:
- イオン共結晶化は,アンモニアム・ニトラートとアンモニアム・ディニトラミドの安定性と処理性を改善するための効果的な戦略である.
- 開発されたコクリスタルは,熱安定性と高酸素バランスを含む強化された性能特性を提供します.
- この研究は,より持続可能で効率的な固体ロケットエンジンの推進剤の開発への道を開きます.
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