Investigadores del Ejército de EE. UU. Y las mejores universidades descubrieron una nueva forma de obtener más energía de los materiales energéticos que contienen aluminio, común en los sistemas de campo de batalla, encendiendo polvos de micras de aluminio recubiertos con óxido de grafeno.
Este descubrimiento coincide con una de las prioridades de modernización del Ejército: incendios de precisión de largo alcance. Esta investigación podría conducir a un mejor rendimiento energético de los polvos metálicos como ingredientes propulsores / explosivos en las municiones del Ejército.
Alabado como un material milagroso, el grafeno se considera el material más fuerte y liviano del mundo. También es el más conductor y transparente, y costoso de producir. Sus aplicaciones son muchas, extendiéndose a la electrónica al habilitar computadoras portátiles con pantalla táctil, por ejemplo, condiodo emisor de luz, o LCD, o en diodo emisor de luz orgánico, o pantallas OLED y medicamentos como secuenciación de ADN. Oxidar grafito es más barato de producir en masa. El resultado: óxido de grafeno GO.
Aunque GO es un material bidimensional popular que ha atraído un intenso interés en numerosas disciplinas y aplicaciones de materiales, este descubrimiento explota GO como un aditivo ligero y efectivo para aplicaciones energéticas prácticas que utilizan polvos de aluminio de tamaño micrónico µAl, es decir,partículas de aluminio una millonésima de metro de diámetro.
El equipo de investigación publicó sus hallazgos en la edición de octubre de ACS Nano con la colaboración del Laboratorio de Investigación RDECOM, el laboratorio de investigación corporativa ARL del Ejército, la Universidad de Stanford, la Universidad del Sur de California, el Instituto de Tecnología de Massachusetts y el Laboratorio Nacional de Argonne.
Este nuevo trabajo publicado marca un comienzo en ARL para el desarrollo de partículas funcionalizadas como nuevas energías bajo varios nuevos programas apalancados dirigidos por los doctores Chi-Chin Wu y Jennifer Gottfried. ARL está liderando esfuerzos científicos conjuntos con la Universidad de Tennessee, TexasUniversidad Tecnológica, Centro de Investigación, Desarrollo e Ingeniería del Ejército en Picatinny, NJ, y con el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea estableciendo una nueva vía de investigación para desarrollar nuevos ingredientes propulsores / explosivos metálicos superiores para proteger más vidas para los combatientes del Ejército.
"Debido a que el aluminio Al teóricamente puede liberar una gran cantidad de calor hasta 31 kilojulios por gramo y es relativamente barato debido a su abundancia natural, los" Polvos de Polvo "se han usado ampliamente en aplicaciones energéticas", dijo Wu. Sin embargo,son muy difíciles de encender con una lámpara de flash óptico debido a la poca absorción de luz. Para mejorar la absorción de luz de? Al durante el encendido, a menudo se mezcla con óxidos metálicos pesados que disminuyen el rendimiento energético ", dijo Wu.
los polvos de Al del tamaño de un nanómetro es decir, una billonésima parte de un metro de diámetro pueden encenderse más fácilmente con una lámpara de flash óptico de área amplia para liberar calor a una velocidad mucho más rápida que la que se puede lograr usando métodos convencionales de punto único comocomo encendido por cable. Desafortunadamente, los polvos de Al de tamaño nanométrico son muy costosos.
El equipo demostró el valor de los compuestos µAl / GO como ingredientes propulsores / explosivos potenciales a través de un esfuerzo de investigación colaborativo dirigido por el profesor Xiaolin Zheng en la Universidad de Stanford y apoyado por el Dr. Chi-Chin Wu de ARL y la Dra. Jennifer Gottfried. Esta investigación demostróese GO puede permitir la ignición eficiente de µAl a través de una lámpara de destello óptico, liberando más energía a una velocidad más rápida, mejorando significativamente el rendimiento energético de µAl más allá del polvo de Al más caro de tamaño nanométrico. El equipo también descubrió queLa ignición y la combustión de los polvos µAl se pueden controlar variando el contenido de GO para lograr la producción de energía deseada.
Las imágenes que muestran la estructura de las partículas compuestas µAl / GO se obtuvieron mediante microscopía electrónica de transmisión de alta resolución TEM realizada por Wu, un investigador de materiales que lidera la investigación de plasma para la Rama de Ciencia de Materiales Energéticos en la División de Letalidad de las Armas yDirección de Investigación de Materiales en ARL. "Es emocionante ver con nuestros propios ojos a través de microscopía avanzada, como TEM, cómo se puede usar un simple proceso de mezcla mecánica para envolver bien las partículas µAl en una hoja GO", dijo Wu.
Además de demostrar efectos de combustión mejorados del calentamiento con lámpara de flash óptico de los compuestos µAl / GO por el grupo Stanford, Gottfried, un científico físico de ARL, demostró que el GO aumentó la cantidad de µAl que reacciona en la escala de tiempo de microsegundos, es decir,una millonésima de segundo: un régimen análogo a la liberación de energía explosiva durante un evento de detonación.Al iniciar el compuesto µAl / GO con un láser pulsado utilizando una técnica llamada choque de aire inducido por láser de materiales energéticos LASEM, elLas reacciones exotérmicas de µAl / GO aceleraron la velocidad de choque inducida por láser resultante más allá de la µAl o GO pura. Según Gottfried, "el compuesto µAl / GO tiene el potencial de aumentar el poder explosivo de las formulaciones militares, además demejorando los efectos de combustión o explosión ". Como resultado, este descubrimiento podría usarse para mejorar el alcance y / o la letalidad de los sistemas de armas existentes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de investigación del ejército de EE. UU. . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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