Kísérleti kutatás a nagy intenzitású lézeres eszközök szivattyú-felismerésével kapcsolatban.

Köztudott, hogy az energiatartalmú anyagok reakciókinetikája kulcsfontosságú tényező a robbantási tulajdonságok és biztonság meghatározásában, de a reakciófolyamat összetettsége és a kísérleti eszközök hiánya továbbra is a kísérleti kutatás és a finommodellezés fő kihívása. Az energiatartalmú anyagok robbanási és biztonsági tulajdonságainak pontos előrejelzése érdekében kulcsfontosságú a reakciómechanizmusok és a kinetikai folyamatok tisztázása.
A nagy lézeres eszközökön végzett szivattyú-szondás kísérletek ezzel szemben rugalmas terhelés- és szondakombinációkat kínálnak a nagy méretű robbanóanyagok reakciókinetikájának és kinetikai folyamatainak tanulmányozására nagy térbeli és időbeli léptékben.
Az Energetic Materials Frontiers-ben nemrég megjelent áttekintésben kínai kutatók egy csoportja felvázolta a kutatást, a fejlett pumpás szondás kísérleti módszereket és a nagy lézeres eszközök fejlesztését.
Az eredmények között a tudóscsoport előzetes eredményeket mutat be a hipervezérelt robbanásokról, a dinamikus szórólap-leképezésről, a dinamikus robbanóanyagok röntgendiffrakciójáról és a gerjesztett állapot dinamikájáról. Ezenkívül olyan módszereket vázolnak fel, amelyek segítségével dinamikus terhelés mellett nagy térbeli és időbeli felbontás mellett tanulmányozható a belső deformáció, a fázisátalakulások és az ultragyors dinamika, amelyek képesek feltárni a robbanásveszélyes reakciódinamika összetettségét.
"Ezek a kísérletek komoly kihívást jelentenek, mivel az in situ diagnosztika új generációjának kifejlesztése egészen milliméteres hosszúságig kulcsfontosságú." Gen-bai Chu, a cikk első szerzője mondta.
"Az optikai és röntgenszondákat (vagy más részecske-) szondákat kombináló pumpás szondás kísérletek végső célja az anyagok felületein és határfelületein, vagy tömörített mintákba temetett kémiai reakciók femtoszekundumos leképezése atomi léptékű térbeli felbontással."
A szerzők négy kulcsfontosságú lépést azonosítottak:
Először is, a mikron méretű robbanóanyagok hangolható nyomástartományt hajtanak végre az alacsony nyomású gyújtástól a lézerrel töltött, hipervezérelt robbanásokig.
Másodszor, a nagy felbontású tranziens röntgen képalkotás lehetővé teszi a nagy energiájú robbanóanyagok dinamikus terhelés alatti mikroszerkezeti evolúciójának tanulmányozását, ami fontos a robbanófóliák teljesítményének optimalizálása és új, megbízható indítóeszközök tervezése szempontjából.
Harmadszor, a robbanóanyagok dinamikus terhelés alatti kristályszerkezete, fázisfrakciója, részecskemérete és kémiai reakciótermékei fontos tényezők a robbanóanyagok detonációs mechanizmusának megértésében.
Végül az ultragyors lézerspektroszkópia lehetővé teszi szerkezeti, geometriai és kémiai változások tanulmányozását elektronikus vagy vibrációs gerjesztés hatására.
Chu azt a következtetést vonja le, hogy „Jövőre tekintve a pumpás szondával végzett kísérletek felhasználhatók kémiai reakciókat és lökéshullám-csatolási hatásokat magában foglaló összetett reakciók tanulmányozására, hogy betekintést nyerjenek a kötések felszakadásába/képződéséhez, a helyi energiapopulációkba és azok újraeloszlásához, a szerkezeti és sztöchiometrikus változásokba, a fázisszétválásba, és dinamika dinamikus terhelés alatt. ''