Controlling the Sensitivity of Pentaerythritol Tetranitrate to Visible Laser Radiation by the Addition of ZnO:Ag Nanopowder

A. S. Zverev; Зверев А. С.; A. A. Zvekov; Звеков А. А.; V. M. Pugachev; Пугачев В. М.; Yu. N. Dudnikova; Дудникова Ю. Н.; D. M. Russakov; Руссаков Д. М.; D. R. Nurmuhametov; Нурмухаметов Д. Р.; A. Yu. Mitrofanov; Митрофанов А. Ю.

doi:10.31857/S0207401X23090145

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

Авторы: Зверев А.С.¹, Звеков А.А.², Пугачев В.М.², Дудникова Ю.Н.¹, Руссаков Д.М.², Нурмухаметов Д.Р.¹, Митрофанов А.Ю.²
Учреждения:
1. Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук
2. Кемеровский государственный университет
Выпуск: Том 42, № 9 (2023)
Страницы: 53-62
Раздел: Горение, взрыв и ударные волны
URL: https://journal-vniispk.ru/0207-401X/article/view/139948
DOI: https://doi.org/10.31857/S0207401X23090145
EDN: https://elibrary.ru/DKHMHZ
ID: 139948

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

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

Орленко Л.П. Физика взрыва. В 2 т. М.: Физмалит, 2004.
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
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
Sabatini J.J., Johnson E.C. // ACS omega. 2021. V. 6. № 18. P. 11813; https://doi.org/10.1021/acsomega.1c01115
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
Гудкова И.Ю., Зюзин И.Н., Лемперт Д.Б. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 1. С. 34; https://doi.org/10.31857/S0207401X2201006X
Zeman S., Jungová M. // Propellants, Explos. Pyrotech. 2016. V. 41. № 3. P. 426; https://doi.org/10.1002/prep.201500351
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
Таржанов В.И. Быстрое инициирование ВВ. Особые режимы детонации. Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ, 1998.
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
Ahmad S.R., Cartwright M. Laser ignition of energetic materials. Chichester: John Wiley & Sons, 2014; https://doi.org/10.1002/9781118683521
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.
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
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
Fang X., McLuckie W.G. // J. Hazard. Mater. 2015. V. 285. P. 375; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.12.006
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
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
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
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
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
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
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
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
Коротких А.Г., Сорокин И.В., Архипов В.А. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 41; https://doi.org/10.31857/S0207401X22030074
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
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
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
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
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
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
Frens G. // Nature. Phys. Sci. 1973. V. 241. P. 20; https://doi.org/10.1038/physci241020a0
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
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
Wyckoff R.W.G., Wyckoff R.W. Crystal structures V. 1. N.Y.: Interscience Publ., 1963.
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
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
Fageria P., Gangopadhyay S., Pande S. // RSC Adv. 2014. V. 4. № 48. P. 24962; https://doi.org/10.1039/C4RA03158J
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