Изучение реакции поверхности кристаллов пикриновой кислоты на наномасштабное механическое воздействие

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Работа посвящена изучению реакции поверхности отдельных кристаллов пикриновой кислоты на наномасштабное механическое воздействие с целью понимания процессов, лежащих в основе инициирования энергетических материалов (ЭМ). С помощью методов атомно-силовой микроскопии (АСМ) реализованы три вида локального механического воздействия: наноиндентирование, воздействие трением и ударом. Установлено, что наноразмерное воздействие на кристалл приводит к исчезновению материала его поверхности. Кроме того обнаружено, что реакция на механическое воздействие неодинакова для различных граней кристалла. Также выяснено, что при повышении влажности наблюдаемый эффект замедляется, что, вероятно, связано с взаимодействием поверхности пикриновой кислоты с водой.

Об авторах

Екатерина Константиновна Косарева

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: catherine.kos@yandex.ru

(р. 1996) — младший научный сотрудник

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Радмир Вильевич Гайнутдинов

Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника» Российской академии наук

Email: rgaynutdinov@gmail.com

(р. 1979) — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Россия, 59 Leninsky Prosp., Moscow 119333

Никита Вадимович Муравьев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: muravyev.nikita@ya.ru

(р. 1985) — кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Список литературы

  1. Афанасьев Г. Т., Боболев В. К. Инициирование твердых взрывчатых веществ ударом. — М.: Наука, 1968. 172 с.
  2. Field J. E., Bourne N. K., Palmer S. J. P., Walley S. M., Sharma J., B. C. Beard B. C. Hot-spot ignition mechanisms for explosives and propellants [and discussion] // Philos. T. Roy. Soc. A, 1992. Vol. 339. No. 1654. P. 269–283.
  3. Armstrong R. W., Ammon H. L., Elban W. L., Tsai D. H. Investigation of hot spot characteristics in energetic crystals // Thermochim. Acta, 2002. Vol. 384. No. 1-2. P. 303–313. doi: 10.1016/S0040-6031(01)00786-9.
  4. Дубовик А. В. Чувствительность твердых взрывчатых систем к удару. — М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2011. 276 с.
  5. Hua C., Zhang P.-J., Lu X.-J., Huang M., Dai B., Fu H. 2013. Research on the size of defects inside RDX/HMX crystal and shock sensitivity // Propell. Explos. Pyrot., 2013. Vol. 38. P. 775–780. doi: 10.1002/prep.201200200.
  6. Yan Z., Liu W., Zhang C., Wang X., Li J., Yang Z., Xiang X., Huang M., Tan B., Zhou G., Liao W., Li Z., Li L., Yan H., Yuan X., Zu X. Quantitative correlation between facets defects of RDX crystals and their laser sensitivity // J. Hazard. Mater., 2016. Vol. 313. P. 103–111. doi: 10.1016/j.jhazmat.2016.03.071.
  7. Weeks B. L., Weese R. K., Zaug J. M. Energetic materials and atomic force microscopy: Structure and kinetics // 12th Detonation Symposium (International). — San Diego, CA, USA, 2002. 10 p.
  8. Tian Q., Yan G., Sun G., Huang Ch., Xie L., Chen B., Huang M., Li H., Liu Y., Wang J. Thermally induced damage in hexanitrohexaazaisowurtzitane // Cent. Eur. J. Energ. Mat., 2013. Vol. 10. No. 2. P. 359–369.
  9. Burnham A. K., Qiu S. R., Pitchimani R., Weeks B. L. Comparison of kinetic and thermodynamic parameters of single crystal pentaerythritol tetranitrate using atomic force microscopy and thermogravimetric analysis: Implications on coarsening mechanisms // J. Appl. Phys., 2009. Vol. 105. P. 104312. doi: 10.1063/1.3129504.
  10. Burch A. C., John D. Y., Bahr D. F. Nanoindentation of HMX and idoxuridine to determine mechanical similarity // Crystals, 2017. Vol. 7. No. 11. P. 335–344. doi: 10.3390/cryst7110335.
  11. Kovalev A., Sturm H. Observation of nanoscale hot-spot generation on a 2, 4, 6-trinitrophenol (TNP) single crystal // Surf. Sci., 2011. Vol. 605. No. 17-18. P. 1747–1753. doi: 10.1016/j.susc.2011.06.012.
  12. Khabarov Y. G., Patrakeev A. A., Veshnyakov V. A., Kosyakov D. S., Ul’yanovskii N. V., Garkotin A. Yu. One-step synthesis of picric acid from phenol // Org. Prep. Proced. Int., 2017. Vol. 49. No. 2. P. 178–181. doi: 10.1080/00304948.2017.1291008.
  13. Muravyev N. V., Monogarov K. A., Melnikov I. N., Pivkina A. N., Kiselev V. G. Learning to fly: Thermochemistry of energetic materials by modified thermogravimetric analysis and highly accurate quantum chemical calculations // Phys. Chem. Chem. Phys., 2021. Vol. 23. No. 29. P. 15522–15542. doi: 10.1039/D1CP02201F.
  14. Fried L. E., Manaa M. R., Pagoria P. F., Simpson R. L. Design and synthesis of energetic materials // Annu. Rev. Mater. Res., 2001. Vol. 31. No. 1. P. 291–321. doi: 10.1146/annurev.matsci.31.1.291.
  15. Anczykowski B., Gotsmann B., Fuchs H., Cleveland J. P., Elings V. B. How to measure energy dissipation in dynamic mode atomic force microscopy // Appl. Surf. Sci., 1999. Vol. 140. No. 3-4. P. 376–382. doi: 10.1016/S0169-4332(98)00558-3.
  16. Орлова Е. Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. — Л.: Химия, 1981. 312 с.
  17. Болдырев В. В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ. — Новосибирск: Наука, 1983. 65 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).