СИНТЕЗ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ НАНОРАЗМЕРНЫМ УГЛЕРОДОМ, И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К ЛАЗЕРНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ
Аннотация
Найдено, что высокоэнергетические материалы (ВЭМ), модифицированные наноразмерным углеродом фуллероидного типа (астраленом), такие как: ТЭН - тетранитропентаэритрит, ТНРС - тринитрорезорцинат свинца, НКТ (NCP) - перхлорат (5-нитротетразолато-N2) пентаамминкобальта (III) обладают повышенной восприимчивостью к излучению от лазерного диода. Модифицированные ВЭМ получали по оригинальным методикам: НКТ и ТЭН в процессе кристаллизации в суспензии астралена, а модифицированный ТНРС непосредственно при синтезе в присутствии наночастиц астралена. Наиболее эффективным способом разделения астраленовых кластеров является их диспергирование при интенсивном воздействии ультразвука в жидкой среде при удельной мощности излучения не менее 2-4 Вт/см3. В соответствии с этим для обеспечения наноразмеров астрален обрабатывали ультразвуком в изопропиловом спирте или водном изопропиловом спирте и использовали в виде суспензии для получения модифицированных ВЭМ. Для испытаний использовалась система лазерного инициирования на основе лазерного диода на нескольких излучающих кристаллах с длиной волны излучения 976 нм, максимально допустимой выходной мощностью излучения в непрерывном режиме 60 Вт и выводом излучения в оптоволокно с диаметром сердцевины 105 мкм с числовой апертурой 0,15. После снаряжения экспериментального образца лазерного капсюля-детонатора (ЛКД), светочувствительными ВЭМ, производилась установка в его корпус оптоволоконного кабеля, состоящего из инициирующего оптоволокна диаметром 105 мкм и регистрирующего волокна диаметром 500 мкм, имеющих полированные торцы и общую концевую колодку. Проведены испытания составов в макете ЛКД при разных значениях мощности излучения лазерного диода, определен порог плотности мощности излучения для ВЭМ как модифицированных астраленом, так и штатных одинаковой дисперсности. Получено, что введение астраленов в ВЭМ способствует значительному увеличению чувствительности к лазерному излучению не только за счет поглощения квантов излучения наночастицами астралена с образованием «горячих точек», но и со специфическим механизмом, свойственным для фуллероидных наночастиц: реакции получения синглетно-возбуждённого кислорода.
Литература
Aleksandrov E.I., Voznyuk A.G., Tsipilev V.P. Effect of absorbing impurities on explosive initiation by laser light. Combustion, Explosion and Shock Waves. 1989. V. 25. N 1. P. 1–7. DOI: 10.1007/bf00758226.
Aleksandrov E.I., Voznyuk A.G., Tsipilev V.P. The influence of absorbing additives on explosives ignition by laser radiation. The physics of combustion and explosion. 1989. V. 25. N. 1. P. 3–9.
Aduev B.P., Belokurov G.M., Nurmukhametov D.R., Ne-lyubina N.V. Photosensitive material based on PETN mixtures with aluminum nanoparticles. Combustion, Explosion and Shock Waves. 2012. V. 48. N 3. P. 361–366. DOI: 10.1134/s001050821203015x.
Belousov V.P., Belousova I.M., Bespalov V.G., Budtov V.P., Grigor’ev V.A., Danilov O.B., Zhevlakov A.P., Zgon-nik V.N., Kalintsev A.G., Krys'ko A.V., Mironova N.G., Sosnov E.N., Ponomarev A.N. Fullerenes: structural, physi-cochemical and nonlinear optical properties. Opticheskiy Zhurnal. 1997. V. 64. N 9. P. 83–85 (in Russian).
Shames A.I., Katz E.A., Panich A.M., Mogilyansky D., Mogilko E., Grinblat J., Belousov V.P, Belousova I.M., Ponomarev A.N. Structural and magnetic resonance study of astralen nanoparticles. Diamond & Related Materials. 2008. V. 18. N 2–3. P. 505–510. DOI: 10.1016/j.diamond.2008.10.056.
Belousov V.P., Belousova I.M., Budtov V.P., Danilov V.V., Danilov O.B., Kalintsev A.G., Mak A.A. Fullerenes: structural, physicochemical and nonlinear optical properties. Journal of Optical Technology. 1997. V. 64. N. 12. P. 3–337.
Didyukov A. I., Kulagin Yu. A., Shelepin L. A., Yarygina V.N. Analysis of the rates of processes involving singlet oxygen molecules. Quantum Electronics. 1989. V. 16. N 5. P. 892–3904.
Bagrov I.V., Kiselev V.M., Kislyakov I.M., Starodubtsev A.M., Burchinov A.N. Comparative studies of singlet oxygen generation by fullerenes and single- and multilayer carbon nanotubes in aqueous suspensions. Optics and Spectroscopy. 2015. V. 118. N 3. P. 412–416. DOI: 10.1134/s0030400x15030078.
Ponomarev A.N. Nanodisperse fulleroid systems assisted technologies of polymeric and inorganic composite materials. Proc. of the International Conference. Theory and practice of technologies of the new metal alloy composite materials ware production (TPKMM): (Moscow, 27-30 august 2003). M.: Znanie. 2004. P. 508–518 (in Russian). ISBN 5-07-002978-9.
Danilov O.B., Belousova I.M., Mak A.A., Belousov V.P., Grenishin A.S., Kiselev V.M., Krys'ko A.V., Murav'eva T.D., Ponomarev A.N., Sosnov E.N. Fullerene-oxygeniodine laser (FOIL): physical principles. Proc. of SPIE. V. 5479. Bellingham. 2004. P. 29–34. DOI: 10.1117/12.558184.
Brozdnichenko A.N., Ponomarev A.N., Pronin V.P. Rybalko V.V. Magnetic properties of multiwall carbon nanotubes and astralenes in strong electric fields. Journal of Surface Investigation. X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2007. V. 1. N 1. P. 110–112. DOI: 10.1134/s1027451007010223.
Ponomarev A.N., Figovsky O.L. The giant resonances at disperse interactions of non-metallic particles and examples of the composite materials modified by astralenes. Scientific Israel - Technological Advantages. 2010. V. 12. N. 3. P. 54–57.
David Bailey, Edwin Wright. Practical Fiber Optics. Amster-dam; London: Elsevier. 2003. P. 288. ISBN 978-0750658003.
Zeman S., Jungova M. Technology of Explosives. Pardubice: University of Pardubice. 2019.
Klapötke T.M. Chemistry of High-Energy Materials. 4th ed. Berlin/Boston: Walter de Gruyter GmbH. 2017. 369 P. DOI: 10.1515/9783110536515-202.
