СВОЙСТВА ДЕТОНАЦИОННЫХ НАНОАЛМАЗОВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ АНОЗИТА Шевченко Н.В.*, Горбачев В.А.*, Бланк В.Д.**, Голубев А.А.**, Дерибас А.А.**, Убей-Волк Е.Ю.*, Даниленко В.В.** *- ЗАО «Петровский научный центр «ФУГАС», **- Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов» (ФГБНУ ТИСНУМ ). В настоящей работе исследованы свойства синтезированных детонационным способом наноалмазов (ДНА), распределение данных наночастиц в технологических формах ракетного топлива и рассмотрена их возможность использования в качестве эффективных высокоплотных и энергоемких горючих компонентов, влияющих на процессы горения и газообразования ракетных топлив.

Детонационный синтез наноалмазов проводился в взрывной камере ВК-10 объемом 100 м 3. В качестве взрывчатого вещества (ВВ) использовалась литая смесь тротил-гексоген (ТГ) в процентном соотношении (50/50). В качестве газовой среды в ВК-10 использовались парогазовые продукты предыдущих подрывов. Образование наноуглерода при детонационном синтезе: Рис. 1. Взрывная камера для проведения детонационного синтеза нано и микро углеродных частиц ВК-10

% от общего числа А Б Размер частиц, мк Рис.2 Наноалмазные частицы в составе шихты - А, распределение шихты по размерам –Б. Табл.1 Элементный состав шихты ДНА. Наименование элемента СОAlSiCaFeCuZn Весовой, %88,835,371,00,110,212,511,290.68

Рис.2 Рентгенофазный анализ шихты (1) и ДНА (2) после химической очистки. Табл.2 Наноразмерные характеристики образцов шихты и ДНА 1 2 Исследованная форма наноуглерода Размер частиц Плотность, кг/м 3 Площадь поверхности, м 2/г ША0,5-50 мкм 2,7315 ДНА после хим. очистки 6 нм 3,05387

А Б Рис.4 Электронная микроскопия частиц анолита -(А), одиночная частица анолита - (Б), ВНЕСЕНИЕ НАНОАЛМАЗА В СОСТАВ АНОЗИТА Размер частиц, мкм Количество,%8,530,536,116,58,4 Табл.4. Распределение частиц анолита по размерам.

Рис. 5. Наноалмазы в органической матрице анолита (А), тонкая структура ДНА в составе анолита (Б). А Б Рис. 5. Электронная микроскопия. Наноалмазы в органической матрице анолита (А), тонкая структура ДНА в составе анолита (Б). А Б

Табл. 5. Чувствительность механической смеси взрывчатых материалов к удару и трению Наименование Чувствительность к удару Чувствительность к трению Вес груза, кг Высо та сброс а,мм результат, Х, % Р уд нижн., кг/см 2 Угол сброса, град Анозит Анозит + 0,5% ДНА Анозит + 1% ДНА Анозит + 2% ДНА

Рис.1 dm T T Т,0С Т,0С А Б Рис. 6 Термограмма термо распада исходного анолита – А, анозит с ДНА- Б.

Vг,, мм/сек Рис.7. Влияние давления создаваемого смесями с ДНА на скорость горения композиций при различных концентрациях ДНА.

Установленные закономерности влияния детонационных наноалмазов на термодинамические характеристики горения, действующие концентрации и закономерности данного процесса, указывают на возможность использования ДНА в качестве перспективного компонента топлива с эффективными параметрами горения. В ходе выполнения работ получена опытная партия очищенных детонационных наноалмазов и исследованы их характеристические наноразмерные свойства и параметры. 1. Внесение и распределение нано продукта в качестве компонента горения в высокоэнергетических составов ракетного топлива, показало свою эффективность. 2. Дифференциально-термическим анализ исследуемых композиций показал, что введение в состав ДНА модифицирует композицию, изменяя процесс термо распада. 3. Действие ДНА на скорость горения, в модельной системе анолита, заметно усиливает данный процесс и зависит от концентрации нано компонента. Зависимость скорости горения анолита в присутствии наноалмаза имеет ярко выраженный двухфазный характер. Полученные результаты показывают, что детонационные наноалмазы, сочетающие в себе нано размерность при значительной площади поверхности, особые свойства ядер наночастиц, химическую активность их периферической оболочки и энтальпию их образования, способны реализовать перечисленные свойства через влияние на процессы горения и поэтому являются одним из перспективных компонентов для эффективных энергоемких составов ракетных топлив.

Спасибо за внимание