انفجار نانوذرات آلومینیوم از TNT بیشتر انرژی آزاد می‌کند!

محققان دانشگاه میزوری شواهد مستقیمی از انفجار نانوذرات آلومینیوم با لیزر ارائه کردند، انفجاری که در مقیاس نانو بوده، اما بهره آن از انفجار TNT بیشتر است.

کد خبر: ۱۰۵۹۵۴۴

چهارشنبه - ۱۹ بهمن ۱۴۰۱ / February 08, 2023

به گزاترش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه میزوری شواهد مستقیمی از انفجار نانوذرات آلومینیوم با لیزر ارائه کردند، انفجاری که در مقیاس نانو بوده، اما بهره آن از انفجار TNT بیشتر است.

یک تیم مهندسی از دانشگاه میزوری شواهد مستقیمی در مورد انفجار موضعی نانوذرات آلومینیوم ارائه داده است، مکانیسمی که ابتدا در سال ۲۰۰۶ نظریه پردازی شد.

ماچمننمات ماسچمن، استادیار مهندسی مکانیک و هوافضا و همکار مؤسسه علوم و مهندسی مواد دانشگاه میزوری گفت: «مکانیسم این واکنش بیش از یک دهه قبل ارائه شده، اما تاکنون به طور آزمایشی به وضوح مشاهده نشده است.»

نانوذرات آلومینیوم مورد نظر حدود ۱۲۰ نانومتر قطر دارند و با یک پوسته اکسید آلومینیوم محصور شده‌اند که از واکنش هسته آلومینیوم فلزی با محیط خارج محافظت می‌کند. هنگامی که آن پوسته برداشته شود، در این حالت با استفاده از لیزر، هسته در معرض اکسیژن قرار می‌گیرد و مقدار قابل توجهی از انرژی را آزاد می‌کند. مکانیسم اصلی در این کار سریع (بیش از ۱۰،۰۰۰،۰۰۰ درجه سانتیگراد در ثانیه) انبساط ترمومکانیکی و ذوب آلومینیوم ناشی از گرمایش لیزر متمرکز بود.

گانگوپادهیا می‌گوید: «ما اولین گروهی هستیم که این کار را در زیر میکروسکوپ مطالعه کردیم تا این واکنش را با گرمایش سریع آغاز کنیم. این کار را در یک مکان بسیار کنترل شده انجام دادیم.»

به طور خلاصه، این انفجار نانوسکوپی به این معنی است که محققان می‌توانند آزادسازی مقدار زیادی از انرژی را در یک منطقه کوچک را کنترل کنند. این انرژی می‌تواند در برنامه‌هایی مانند تصویربرداری و درمان زیست پزشکی، پردازش مواد و ذخیره انرژی استفاده شود.»

گانگوپادهیا می‌گوید: «انرژی موجود در این ماده بیش از مواد منفجره سنتی مانند TNT است. علاقه زیادی به این به اصطلاح Nano Thermite وجود دارد.»

گانگوپادهیا برای ۲۵ سال گذشته در حال مطالعه فرایند‌های نانو است و دارای چندین اختراع ثبت شده در مورد فناوری‌نانو مربوط به تبدیل درجه حرارت و فشار‌های بالا است. در سال ۲۰۱۴، ماسچمن به این تیم پیوست.

وی گفت: «زیبایی این کار در حال حاضر این است که ما می‌توانیم این کار را در سطح نانو، بسیار محلی انجام دهیم که قبلاً انجام نشده بود. پتانسیل زیادی برای این فناوری، به ویژه برای کاربرد‌های بیولوژیکی مانند کشتار موضعی سلول‌های سرطانی یا اصلاح بافت ژنتیکی وجود دارد.»

از آنجا که نانوذرات آلومینیوم از سلول‌های بیولوژیکی بسیار کوچکتر هستند، این فرایند می‌تواند موج‌های شوکی کوچک ایجاد کند که حتی در یک سلول واحد نیز اثر داشته باشد.

گانگوپادهیا گفت: «در اینجا، ما می‌توانیم مواد مقاوم در برابر انفجار را در آزمایشگاه قرار دهیم و آن نوع انفجار را به صورت میکروسکوپی تولید کنیم تا ببینیم چه تاثیری بر خصوصیات مواد در میکرو و نانو دارد.»

وی گفت: «مشخص نیست که آیا این اتفاق با مواد توده‌ای نیز رخ خواهد داد یا خیر. ما می‌توانیم این کار را با یک ذره انجام دهیم، آیا می‌توانیم این کار را با بسیاری از مواد در حجم بالا نیز می‌توانیم انجام دهیم؟»