КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-29-00146
НазваниеИсследование закономерностей динамики конденсации углерода при детонации твердых органических взрывчатых веществ с разными структурой и составом
Руководитель Прууэл Эдуард Рейнович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл
Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-204 - Равновесие и кинетика процессов в химически реагирующих системах
Ключевые слова Взрыв, детонация, конденсированное взрывчатое вещество, структура заряда, детонационный наноалмаз, размер и характеристики наноалмаза, кинетика реакции.
Код ГРНТИ31.15.27
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
В результате успешного выполнения проекта будет детализирована модель кинетики химических реакций с углеродом для органических взрывчатых веществ с долей углерода в молекуле больше 0.1. Разрабатываемая модель является одновременно и моделью конденсации углерода при детонации, которая будет описывать детонационный синтез ультрадисперсного наноалмаза и поможет прогнозировать характеристики конечного продукта, что является альтернативой имеющемуся на сегодняшний день эмпирическому подходу.
Ожидаемые результаты проекта могут быть использованы при решении следующих задач:
1. определено влияние характеристик зоны реакции на параметры ДНА, что позволит изменять размер и, возможно, другие характеристики ДНА;
2. результаты проекта востребованы для оптимизации синтеза новых энергоемких материалов с целью получения веществ с новыми
характеристиками. Например, при понимании хода энерговыделения при детонации возможен синтез новых более мощных ВВ.
Научная значимость
В ходе реализации проекта планируется ответить на следующие вопросы:
- чем определяются время химической реакции при детонации;
- чем ограничен размер ультрадисперсных детонационных наноалмазов, каковы условия синтеза газообразных продуктов, можно ли повлиять на кинетику и ход энерговыделения.
Есть чисто научный интерес, связанный с исследованием характеристик и поведения вещества в состоянии warm dense matter.
Инновационный потенциал
Результаты проекта будут востребованы в таких областях как создание новых энергоемких веществ с желаемыми характеристиками, оптимизация состава и характеристик топлива для ракет и детонационных двигателей. При детальном понимании механизма запуска и развития химических реакций возможно контролируемое изменение термодинамических параметров. Найденное экспериментальным путем решение требует больше затрат как материальных, так и временных при недоказанности оптимального решения. Вероятно, появится возможность повлиять на ход химических реакций и, тем самым, изменить ход кинетики, что повлечет за собой изменение термодинамических характеристик. Так, уже получено, что при добавлении к ВВ 0.5% углеродных нанотрубок происходит увеличение скорости детонации. На сегодняшний день считается, что повлиять на кинетику сложно.
Результаты проекта опережают мировой уровень.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В работе проведено исследование влияние химического состава и структуры заряда взрывчатого вещества на свойства формирующегося при детонации конденсированного углерода. Исследованы составы дающие частицы конденсированного углерода значительно разных размеров: бенофуроксан, формирующий крупные поликристаллические алмазные частицы с размером более100 нм; тротил гексогеновая смесь, формирующая однородные алмазные частицы с размером около 5 нм. Целью исследований являлась проверка возможности получения частиц детонационного алмаза с размерами промежуточными между тротил гексогеновой смесью и бензотрифуроксаном. Внимание уделено разбавлению бензотрифуроксана тротилом и гексогеном. Получены предварительные результаты по возможности управления размером частиц детонационного алмаза.
Сформулированы требования к взрывчатому составу, формирующему частица детонационного углерода.
Было показано, что однородность смешения компонент бтф с тнт и гексогеном влияет на процесс конденсации углерода. При грубом смешении на масштабе нескольких микрон взрывчатые компонент реагируют независимо без перемешивания. Конденсированный углерод формируется независимо из компоненты бтф и добавки. При этом не формируется частиц с промежуточными свойствами.
Удалось получить смесь бтф и тнт с однородностью смешения лучше одного микрона. В зарядах из этого состава взрывчатые компоненты реагируют совместно и формируют частицы промежуточного размера. Так удалось впервые получить частицы наноалмазов заметно выше, чем в промышленных смесях гексогена с тротилом.
Проведен рентгеновский фазовый анализ частиц детонационного углерода для исследованных смесей. Получены следующие размеры окр.
ТНТ/гексоген 50/50, одна фракция 3 нм
БТФ, одна фракция 28 нм
БТФ/ТНТ 50/50 (субмикронный) , одна фракция 8 нм
БТФ/ТНТ 50/50 (микрокристаллический), две фракции: 7 нм мало, 28 нм основная.
БТФ/гексоген 50/50 (микрокристаллический), две фракции: 5 нм и 28 нм.
По данным ПЭМВР продукты детонации состава БТФ с гексогеном имеют вид механической смеси продуктов детонации индивидуальных компонент.
В продуктах детонации субмикронной смеси БТФ с тротилом характерного для чистого БТФ детонационного углерода ни в графитовой, ни в алмазной фазах не наблюдается. Перемешивание продуктов разложения молекул БТФ и тротила, по-видимому, происходит до образования конденсированного углерода в конечной форме. При этом, размеры получаемых наноалмазов заметно выше, чем в промышленных смесях гексогена с тротилом.
Публикации
1.
Кашкаров А.О., Прууэл Э.Р., Герасимов Е.Ю., Лукьянов Я.Л., Туманик А.С., Хлебановский Н.А., Студенников А.А.
Продукты детонации смесевых взрывчатых составов на основе БТФ
Журнал Физика горения и взрыва (год публикации - 2026)
10.15372/FGV2025.9548