초록 :
펜타 리트 리톨 테트라 나이트 레이트 (PETN)는 외부 자극에 대한 민감성으로 알려진 널리 사용되는 높은 폭발성으로, 때때로 폭발에 실패를 초래합니다. 이러한 실패의 기본 메커니즘을 이해하는 것은 PETN 기반 폭발물의 신뢰성을 향상시키는 데 중요합니다. 이 연구에서 우리는 다양한 조건 하에서 PETN의 실패 거동을 조사하기 위해 원자 시뮬레이션을 사용합니다. 본 발명자들은 PETN의 실패가 분해 경로에서 병목 현상으로 작용하는 니트로 폼 및 니트로 메탄 중간체의 주요 반응 중간체의 형성과 밀접한 관련이 있음을 밝혀냅니다. 이들 중간체는 PETN의 폭발 생성물로 빠르게 전환되어 불완전하거나 실패한 폭발을 일으킨다. 우리의 연구 결과는 PETN의 실패를 지배하는 분자 수준 메커니즘에 대한 통찰력을 제공하고 PETN 기반 폭발물의 신뢰성과 안전성을 향상시키기위한 합리적인 설계 전략의 길을 포장합니다.
소개 :
높은 폭발물은 시작시 빠른 화학 반응을 겪는 에너지 재료이며, 열, 압력 및 충격파의 형태로 상당한 양의 에너지를 방출합니다. 펜타 리트 리톨 테트라 나이트 레이트 (PETN)는 높은 에너지 함량, 열 안정성 및 기계적 충격에 대한 무감각으로 인해 널리 사용되는 고 폭발성입니다. 그러나 PETN은 폭발에 가끔 실패를 나타내는 것으로 알려져 있으며, 이는 안전 위험과 효과를 줄일 수 있습니다. 이러한 실패의 기본 메커니즘을 이해하는 것은 PETN 기반 폭발물의 신뢰성과 안전성을 향상시키는 데 가장 중요합니다.
방법론 :
이 연구에서, 우리는 분자 수준에서 PETN의 실패 거동을 조사하기 위해 밀도 기능 이론 (DFT)을 기반으로 한 최첨단 원자 시뮬레이션을 사용합니다. 우리는 PETN과 분해 제품의 원자주의 모델을 구성하고 온도, 압력 및 결함의 존재를 포함한 다양한 조건 하에서 반응을 시뮬레이션합니다. 시뮬레이션은 PETN의 분해와 관련된 반응 경로, 에너지 장벽 및 반응 중간체에 대한 상세한 통찰력을 제공합니다.
결과 및 토론 :
우리의 시뮬레이션은 PETN의 폭발 실패가 주로 준 안정 반응 중간체의 형성, 즉 니트로 폼 및 니트로 메탄 중간체의 형성에 기인한다는 것을 보여준다. 이들 중간체는 PETN 분해의 초기 단계 동안 형성되며 반응 경로에서 병목 현상으로 작용한다. 이들 중간체의 존재는 PETN의 폭발 생성물로의 빠른 전환을 방해하여 불완전하거나 실패한 결과를 초래한다.
반응 경로의 추가 분석은 니트로 폼 및 니트로 메탄 중간체의 형성이 온도, 압력 및 PETN 결정의 결함 존재를 포함한 여러 요인에 의해 영향을 받음을 보여준다. 더 높은 온도와 압력은 이들 중간체의 형성을 촉진하는 반면, 결함은 형성을위한 핵 생성 부위 역할을한다.
결론 :
결론적으로, 우리의 원자 시뮬레이션은 높은 폭발성 PETN의 실패 거동에 대한 자세한 이해를 제공합니다. 안정성 반응 중간체의 형성, 즉 니트로 폼 및 니트로 메탄 중간체의 형성은 PETN 실패의 주요 원인으로 확인된다. 이러한 발견은 합리적인 설계 전략이 이러한 중간체의 형성을 최소화하거나 제거하는 방법을 포장하여 PETN 기반 폭발물의 신뢰성과 안전성을 향상시킵니다. 시뮬레이션 결과를 검증하고 이러한 결과의 실질적인 영향을 탐색하려면 추가 실험 조사가 필요합니다.
