Исследователи изобретают новый синтетический взрывчатый материал
Международная группа ученых сделала открытие, которое может произвести революцию в области хранения энергии и ракетных двигателей. Речь идет о новом синтетическом взрывчатом веществе, полученном с помощью химии высокого давления.
Кольцо из калия и азота
В 2019 году NASA объявило о выделении огромного бюджета на разработку ядерной тепловой ракеты. Целью американского космического агентства является сокращение времени полетов в космос. Исследования в области движущей силы ведутся постоянно, и недавно ученые заявили, что изобрели очень мощное взрывчатое вещество. Подробности этой работы опубликованы в журнале 21 апреля 2022 года.
Александр Гончаров - математик российского происхождения, работающий в Институте Карнеги в Вашингтоне, США. Вместе с другими американскими, а также китайскими и российскими исследователями разработал новый синтетический взрывчатый материал с формулой K2N6. Он состоит из двух атомов калия и шести атомов азота, образующих кольцо.
Следует отметить, что наряду с водородом и гелием одним из элементов, часто вызывающих взрывы, является азот. Азот содержится во многих химических взрывчатых веществах, таких как порох и тротил.
Пока нет формы для практического применения
Взрыв происходит в результате образования химических связей. Это происходит потому, что атом азота (см. схему ниже) содержит три неспаренных электрона, и когда два атома азота встречаются, они образуют газ, известный как азот (N2), который вырабатывает энергию. Хотя азота много в атмосфере Земли, притяжение между атомами настолько сильное, что они не встречаются с другими элементами и, как правило, просто плавают. Однако, когда давление превышает норму, проявляется их взрывчатость.
Чтобы создать свое новое взрывчатое вещество, ученые подняли прекурсор азота, содержащий калий, до давления примерно в 450 000 раз выше атмосферного. Затем его нагревали с помощью мощных инфракрасных лазеров, чтобы получить синтез нового соединения. K2N6 представляет собой кристаллический материал с металлическим блеском, состоящий из нескольких шестиугольных колец чистого азота. Эти кольца стабильны благодаря наличию интеркалирующего калия между каждым из них. Однако исследователи поясняют, что рассматриваемый материал стабилен при давлении примерно на 50% ниже того, что было при его создании.
Другими словами, еще не существует формы, которую можно было бы применить на практике. Следующий шаг ученых - найти способ сохранить стабильность материала при нормальном давлении, то есть атмосферном. Если работа продвинется успешно, это может стать настоящей революцией в области хранения энергии и топливных материалов, особенно для ракет.