Revelan las propiedades a escala nanométrica de los explosivos
(NC&T) Utilizando la fuente controlada de calor más pequeña del mundo, la diminuta punta de pruebas de un microscopio de fuerza atómica (AFM), los científicos, del Instituto Tecnológico de Georgia, y de la Universidad Tecnológica de Texas, han desarrollado un nuevo método para estudiar explosivos, que examina sus características a escala nanométrica.
La técnica proporciona nueva información sobre fenómenos tales como la fundición, la evaporación y la descomposición de explosivos en las escalas más pequeñas. Como el comportamiento de estos materiales depende mucho de factores nanométricos como el tamaño de los cristales y los vacíos entre los mismos, la investigación podría llevar finalmente a producir explosivos más seguros y a tener un mejor control sobre su comportamiento.
A los científicos les gustaría diseñar materiales energéticos con respuestas específicas, como que a una temperatura dada se produjera, por ejemplo, una tasa de combustión concreta. Antes de estas nuevas mediciones, nadie había podido estudiar estas propiedades en el ámbito nanométrico. Con los datos que han obtenido los investigadores, es ahora posible construir modelos basados en la física de cómo se comportan estos materiales, en lugar de depender de las relaciones empíricas obtenidas en la escala macrométrica.
Usando una punta de AFM capaz de calentar espacios tan pequeños como de unos pocos nanómetros de diámetro, los investigadores realizaron análisis térmicos a escala nanométrica de películas delgadas de un material energético policristalino conocido como PETN. Fundieron, evaporaron y descompusieron el PETN en escalas que iban desde 100 nanómetros a unos pocos micrómetros.
 | | William King muestra un aparato experimental para el análisis térmico de explosivos a escala nanométrica. (Foto: Georgia Tech/Gary Meek) |
Los investigadores han demostrado que pueden controlar la morfología de los materiales energéticos en la escala nanométrica, y también medir sus propiedades. La esperanza es que, al necesitarse cantidades muy pequeñas del material para su estudio, sea posible medir sus propiedades de manera segura y extrapolar la información a las grandes cantidades de material. Hasta ahora, se han llevado a cabo muy pocas investigaciones de las propiedades de los materiales energéticos en la escala nanométrica, aparte de en el ámbito de las aplicaciones militares.
Por ejemplo, se cree que los espacios vacíos entre los cristales de los materiales energéticos desempeñan un papel importante en la rápida descomposición, o explosión, de estos materiales. Cuando son expuestos a un estímulo de iniciación, estos espacios vacíos se vuelven "puntos calientes" y actúan como zonas de ignición que crecen en temperatura, tamaño y presión, llevando a los procesos de detonación que hacen útiles a los explosivos en la construcción, la minería y otras actividades comerciales.
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