高エネルギー・低感度・双性イオン材料：超水素結合ネットワーク構造

科学分野:

• エネルギー材料科学
• 有機合成
• 材料化学

背景:

• エネルギー材料のエネルギー密度を高めると、安定性が損なわれることが多い。
• 従来の爆薬は、エネルギー出力と安全性のバランスを取る上で限界に直面している。

研究 の 目的:

• 高エネルギー・低感度エネルギー材料を創製するための新規合成戦略を開発すること。
• ニトロ基およびヒドロキシ基を組み込んだ新しい双性イオン化合物AHPTを合成および特性評価すること。

主な方法:

• 「ニトロ基とヒドロキシ基の協同的導入」合成戦略を利用した。
• 双性イオン化合物（7-アミノ-3-ヒドロキシ-5-イミノ-6-ニトロ-3-（1H-テトラゾール-5-イル）-3,5-ジヒドロピラゾロ[1,5-a]ピリミジン-2-イル）（ニトロ）アミド（AHPT）を合成した。
• AHPTの密度、爆発性能（D、P）、および衝撃感度（IS）を特性評価した。

主要な成果:

• AHPTは、密度1.85 g·cm⁻³、爆速8969 m·s⁻¹、爆発圧力37.9 GPaを示す。
• AHPTは、RDXを上回る密度と爆発性能を示し、HMXに匹敵する爆速を示す。
• AHPTは、RDX（7.4 J）およびHMX（5.0 J）と比較して、衝撃感度が大幅に低下（21 J）していることを示す。

結論:

• 合成されたAHPTは、安定した超分子水素結合ネットワークと双性イオン電荷非局在化により、高いエネルギー密度と低い感度を有する。
• 「ニトロ基とヒドロキシ基の協同的導入」戦略は、高度なエネルギー材料を開発する上で効果的である。
• AHPTは、将来の高エネルギー・低感度エネルギー材料用途の有望な候補となる。