1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 9, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 9, стр. 53-62

Управление чувствительностью тетранитрата пентаэритрита к видимому лазерному излучению путем добавки структурированного на наноуровне порошка ZnO:Ag

А. С. Зверев 1, *, А. А. Звеков 2, В. М. Пугачев 2, Ю. Н. Дудникова 1, Д. М. Руссаков 2, Д. Р. Нурмухаметов 1, А. Ю. Митрофанов 2

1 Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук
Кемерово, Россия

2 Кемеровский государственный университет
Кемерово, Россия

* E-mail: anthon.zverev@yandex.ru

Поступила в редакцию 22.07.2022
После доработки 11.10.2022
Принята к публикации 20.10.2022

Аннотация

В статье исследованы пороговые плотности энергии лазерного инициирования взрыва (чувствительность к лазерному воздействию) тетранитрата пентаэритрита (ТЭН), содержащего структурированный на наноуровне порошок оксида цинка, легированный серебром (ZnO:Ag), при воздействии излучения второй гармоники импульсного Nd:YAG-лазера с длиной волны 532 нм и постоянного излучения лазерного диода с длиной волны 450 нм. Данный материал потенциально способен обеспечить фотоинициирование ТЭНа по фотохимическому механизму. Также проведено сравнение порогов импульсного лазерного инициирования исследуемых составов с аналогичными составами на основе ТЭНа, содержащими наночастицы золота и обладающими схожими оптическими характеристиками, но химически инертными. Исследованы спектры поглощения материалов в ультрафиолетовой, видимой и ближней ИК-области спектра. Порог лазерного инициирования взрыва композита ТЭН–ZnO:Ag импульсным излучением более чем в 3 раза ниже порога инициирования композита ТЭН – наночастицы золота при близких значениях оптической плотности. Введение 1 мас.% ZnO:Ag впервые позволило надежно (без отказов) инициировать ТЭН излучением видимого лазерного диода малой мощности. Полученные результаты и их сопоставление с литературными данными позволяют сделать обоснованное предположение о вкладе фотохимических стадий в процесс лазерного инициирования композита ТЭН–ZnO:Ag видимым лазерным излучением.

Ключевые слова: лазерное излучение, тетранитрат пентаэритрита, оксид цинка, лазерное инициирование, спектроскопия, наночастицы.

Список литературы

  1. Орленко Л.П. Физика взрыва. В 2 т. М.: Физмалит, 2004.

  2. Badgujar D.M., Talawar M.B., Asthana S.N., Mahulikar P.P. // J. Hazard. Mater. 2008. V. 151. № 2–3. P. 289; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.10.039

  3. Talawar M.B., Sivabalan R., Mukundan T. et al. // Ibid. 2009. V. 161. № 2–3. P. 589; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.04.011

  4. Sabatini J.J., Johnson E.C. // ACS omega. 2021. V. 6. № 18. P. 11813; https://doi.org/10.1021/acsomega.1c01115

  5. Muravyev N.V., Monogarov K.A., Schaller U. et al. // Propellants, Explos. Pyrotech. 2019. V. 44. № 8. P. 941; https://doi.org/10.1002/prep.201900060

  6. Гудкова И.Ю., Зюзин И.Н., Лемперт Д.Б. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 1. С. 34; https://doi.org/10.31857/S0207401X2201006X

  7. Zeman S., Jungová M. // Propellants, Explos. Pyrotech. 2016. V. 41. № 3. P. 426; https://doi.org/10.1002/prep.201500351

  8. Sikder A.K., Sikder N. // J. Hazard. Mater. 2004. V. 112. № 1–2. P. 1; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2004.04.003

  9. Таржанов В.И. Быстрое инициирование ВВ. Особые режимы детонации. Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ, 1998.

  10. Bowden M.D., Cheeseman M., Knowles S.L., Drake R.C. // Proc. Intern. Conf. “Optical Technologies for Arming, Safing, Fuzing, and Firing III”. V. 6662. SPIE, 2007. P. 70; https://doi.org/10.1117/12.734225

  11. Ahmad S.R., Cartwright M. Laser ignition of energetic materials. Chichester: John Wiley & Sons, 2014; https://doi.org/10.1002/9781118683521

  12. De Yong L., Nguyen T., Waschl J. Laser Ignition of Explosives, Pyrotechnics and Propellants: A Review. Report DSTO-TR-0068, Defence Science and Technology Organisation, Aeronautical and Maritime Research Laboratory, Canberra, Australia, 1995.

  13. Brish A.A., Galeev I.A., Zaitsev B.N. et al. // Combust. Explos. Shock Waves. 1969. V. 5. № 4. 326; https://doi.org/10.1007/BF00742068

  14. Aluker E.D., Zverev A.S., Krechetov A.G. et al. // Russ. Phys. J. 2014. V. 56. № 12. P. 1357; https://doi.org/10.1007/s11182-014-0186-x

  15. Fang X., McLuckie W.G. // J. Hazard. Mater. 2015. V. 285. P. 375; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.12.006

  16. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Крафт Я.В., Исмагилов З.Р. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 13; https://doi.org/10.31857/S0207401X22030025

  17. De N.N., Cummock N.R., Gunduz I.E., Tappan B.C. // Combust. and Flame. 2016. V. 167. P. 207; https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.02.011

  18. Tarzhanov V.I., Sdobnov V.I., Zinchenko A.D., Pogrebov A.I. // Combust. Explos. Shock Waves. 2017. V. 53. № 2. P. 229; https://doi.org/10.1134/S0010508217020149

  19. Aduev B.P., Nurmukhametov D.R., Liskov I.Y. et al. // Combust and Flame. 2020. V. 216. P. 468; https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2019.10.037

  20. Kalenskii A.V., Anan’eva M.V., Zvekov A.A., Zykov I.Y. // Combust. Explos. Shock Waves. 2016. V. 52. № 2. P. 234; https://doi.org/10.1134/S0010508216020143

  21. Fang X., Sharma M., Stennett C., Gill P.P. // Combust and Flame. 2017. V. 183. P. 15; https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.05.002

  22. Wilkins P.R. Laser Deflagration-to-Detonation in Keto-RDX doped with Resonant Hollow Gold Nanoshells (No. LLNL-CONF-656673). 2014; https://www.osti.gov/servlets/purl/1149566

  23. Wang H., Jacob R.J., DeLisio J.B., Zachariah M.R. // Combust and Flame. 2017. V. 180. P. 175; https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.02.036

  24. Коротких А.Г., Сорокин И.В., Архипов В.А. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 41; https://doi.org/10.31857/S0207401X22030074

  25. Tsyshevsky R., Zverev A.S., Mitrofanov A.Y. et al. // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. № 43. P. 24835; https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b08042

  26. Kuklja M.M., Tsyshevsky R., Zverev A.S. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. № 43. P. 25284; https://doi.org/10.1039/D0CP04069J

  27. Ong C.B., Ng L.Y., Mohammad A.W. // Renew. Sust. Energ. Rev. 2018. V. 81. P. 536; https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.08.020

  28. Pirhashemi M., Habibi-Yangjeh A., Pouran S.R. // J. Ind. Eng. Chem. 2018. V. 62. P. 1; https://doi.org/10.1016/j.jiec.2018.01.012

  29. Громов В.Ф., Иким М.И., Герасимов Г.Н., Трахтенберг Л.И. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 12. С. 76; https://doi.org/10.31857/S0207401X21120062

  30. Liu Y., Zhang Q., Yuan H. et al. // J. Alloys Compd. 2021. V. 868. P. 8723; https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.158723

  31. Frens G. // Nature. Phys. Sci. 1973. V. 241. P. 20; https://doi.org/10.1038/physci241020a0

  32. Aduev B.P., Nurmukhametov D.R., Belokurov G.M. et al. // Opt. Spectrosc. 2018. V. 124. № 3. P. 412; https://doi.org/10.1134/S0030400X18030049

  33. Kihara K., Donnay G. // Can. Mineral. 1985. V. 23. № 4. P. 647; https://pubs.geoscienceworld.org/canmin/article-abstract/23/4/647/11836/Anharmonic-thermal-vibrations-in-ZnO

  34. Wyckoff R.W.G., Wyckoff R.W. Crystal structures V. 1. N.Y.: Interscience Publ., 1963.

  35. Aduev B.P., Nurmukhametov D.R., Zvekov A.A. et al. // Tech. Phys. 2019. V. 64. № 2. P. 143; https://doi.org/10.1134/S1063784219020026

  36. Tsyshevsky R.V., Rashkeev S.N., Kuklja M.M. // Surf. Sci. 2015. V. 637. P. 19; https://doi.org/10.1016/j.susc.2015.01.021

  37. Fageria P., Gangopadhyay S., Pande S. // RSC Adv. 2014. V. 4. № 48. P. 24962; https://doi.org/10.1039/C4RA03158J

  38. Gerasimov S.I., Kuz’min V.A., Ilyushin M.A. // Tech. Phys. Lett. 2015. V. 41. № 4. P. 338; https://doi.org/10.1134/S1063785015040070

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал