नैनो-थर्माइट

नैनो-थर्माइट या सुपर-थर्माइट एक मेटास्टेबल इंटरमॉलिक्युलर कम्पोजिट (एमआईसी) है, जो 100 नैनोमीटर के तहत इसके मुख्य घटकों, एक धातु और एक धातु ऑक्साइड के कण आकार की विशेषता है। यह उच्च और अनुकूलन योग्य प्रतिक्रिया दरों के लिए अनुमति देता है। नैनो-थर्माइट्स में एक ऑक्सीडाइज़र और एक कम करने वाला एजेंट होता है, जो नैनोमीटर पैमाने पर घनिष्ठ रूप से मिश्रित होते हैं। नैनो-थर्मिक सामग्री सहित एमआईसी, एक प्रकार की प्रतिक्रियाशील सामग्री है जिसकी जांच सैन्य उपयोग के साथ-साथ प्रणोदक, विस्फोटक और आतिशबाज़ी बनाने की विद्या से जुड़े सामान्य अनुप्रयोगों के लिए की जाती है।

पारंपरिक थर्माइट्स से एमआईसी को जो अलग करता है वह यह है कि ऑक्सीडाइज़र और एक कम करने वाला एजेंट, आम तौर पर आयरन ऑक्साइड और एल्यूमीनियम, बेहद महीन पाउडर ( नैनोपार्टिकल्स ) के रूप में होते हैं। यह माइक्रोमीटर -आकार के पाउडर थर्माइट के सापेक्ष प्रतिक्रियाशीलता को नाटकीय रूप से बढ़ाता है। बड़े पैमाने पर परिवहन तंत्र के रूप में जो पारंपरिक थर्माइट की जलती दर को धीमा करते हैं, इन पैमानों पर इतना महत्वपूर्ण नहीं हैं, प्रतिक्रिया बहुत अधिक तेज़ी से आगे बढ़ती है।

संभावित उपयोग
ऐतिहासिक रूप से, परंपरागत थर्माइट्स के लिए पायरोटेक्निक या विस्फोटक अनुप्रयोगों को उनकी अपेक्षाकृत धीमी ऊर्जा रिलीज दरों के कारण सीमित कर दिया गया है। क्योंकि नैनोथर्माइट प्रतिक्रियाशील कणों से परमाणु पैमाने पर निकटता के साथ बनाए जाते हैं, इसलिए ऊर्जा रिलीज दर कहीं अधिक होती है।

एमआईसी या सुपर-थर्माइट आमतौर पर सैन्य उपयोग, प्रणोदक, विस्फोटक, आग लगाने वाले उपकरणों और आतिशबाज़ी बनाने की विद्या के लिए विकसित किए जाते हैं। 1990 के दशक की शुरुआत में नैनो-आकार की सामग्री के सैन्य अनुप्रयोगों में अनुसंधान शुरू हुआ। उनकी अत्यधिक बढ़ी हुई प्रतिक्रिया दर के कारण, अमेरिकी सेना द्वारा नैनो-थर्मिक सामग्रियों का अध्ययन किया जा रहा है, जिसका उद्देश्य पारंपरिक विस्फोटकों की तुलना में कई गुना अधिक शक्तिशाली नए प्रकार के बम विकसित करना है। नैनोऊर्जावान सामग्री पारंपरिक ऊर्जावान सामग्रियों की तुलना में अधिक ऊर्जा संग्रहीत कर सकती है और इस ऊर्जा की रिहाई के लिए अभिनव तरीकों से इसका उपयोग किया जा सकता है। थर्मोबारिक हथियार नैनोऊर्जावान सामग्रियों का एक संभावित अनुप्रयोग है।

प्रकार
कई संभावित थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर ईंधन-ऑक्सीडाइज़र संयोजन हैं। उनमें से कुछ हैं:
 * एल्यूमीनियम-मोलिब्डेनम (VI) ऑक्साइड
 * एल्युमिनियम-कॉपर (II) ऑक्साइड
 * एल्युमिनियम-आयरन (II, III) ऑक्साइड
 * सुरमा-पोटेशियम परमैंगनेट
 * एल्यूमीनियम-पोटेशियम परमैंगनेट
 * एल्युमिनियम-बिस्मथ (III) ऑक्साइड
 * एल्यूमीनियम-टंगस्टन (VI) ऑक्साइड हाइड्रेट
 * एल्यूमीनियम-फ्लोरोपॉलीमर (आमतौर पर विटॉन)
 * टाइटेनियम-बोरॉन (टाइटेनियम लीक हो रहा है में जलता है, जो यौगिकों के एक वर्ग से संबंधित है जिसे इंटरमेटेलिक कंपोजिट कहा जाता है)।

सैन्य अनुसंधान में, एल्यूमीनियम- मोलिब्डेनम ऑक्साइड, एल्यूमीनियम- टेफ्लॉन और एल्यूमीनियम-कॉपर (II) ऑक्साइड पर काफी ध्यान दिया गया है। परीक्षण की गई अन्य रचनाएँ नैनोसाइज़्ड RDX और थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर्स पर आधारित थीं। PTFE या अन्य फ्लोरोपॉलीमर को रचना के लिए बाइंडर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। एल्यूमीनियम के साथ इसकी प्रतिक्रिया, मैग्नीशियम/टेफ्लॉन/विटॉन थर्माइट के समान, प्रतिक्रिया में ऊर्जा जोड़ती है। सूचीबद्ध रचनाओं में से, कि पोटेशियम परमैंगनेट के साथ उच्चतम दबाव दर है।

सूचीबद्ध रचनाओं में से, कि पोटेशियम परमैंगनेट के साथ उच्चतम भंगुरता है। नैनोऊर्जावान सामग्री तैयार करने का सबसे आम तरीका 2g से कम मात्रा में अल्ट्रासोनिफिकेशन है। उत्पादन के पैमाने को बढ़ाने के लिए कुछ शोध विकसित किए गए हैं। इन सामग्रियों की बहुत उच्च इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) संवेदनशीलता के कारण, उप 1 ग्राम स्केल वर्तमान में विशिष्ट हैं।

उत्पादन
नैनोएल्युमिनियम, या अल्ट्रा फाइन ग्रेन (यूएफजी) एल्यूमीनियम, पाउडर अधिकांश नैनो-थर्मिक सामग्रियों का एक प्रमुख घटक है। इस सामग्री के उत्पादन के लिए एक विधि गतिशील गैस-चरण संघनन विधि है, जो लॉस अलामोस नेशनल लेबोरेटरी में वेन डैनन और स्टीव सोन द्वारा अग्रणी है। नौसेना भूतल युद्ध केंद्र के इंडियन हेड डिवीजन में विधि के एक प्रकार का उपयोग किया जा रहा है। उत्पादन के लिए एक अन्य विधि इलेक्ट्रोथर्मल संश्लेषण है, जिसे नोवासेन्ट्रिक्स द्वारा विकसित किया गया है, जो एल्यूमीनियम को वाष्पीकृत करने के लिए एक स्पंदित प्लाज्मा चाप का उपयोग करता है। गतिशील गैस-चरण संघनन और इलेक्ट्रोथर्मल संश्लेषण प्रक्रियाओं द्वारा बनाए गए पाउडर अप्रभेद्य हैं। उत्पादन का एक महत्वपूर्ण पहलू दसियों नैनो-मीटर रेंज में कणों के आकार के साथ-साथ कण आकार के सीमित वितरण के साथ उत्पादन करने की क्षमता है। 2002 में, नैनो-आकार के एल्यूमीनियम कणों के उत्पादन के लिए काफी प्रयास की आवश्यकता थी, और सामग्री के लिए वाणिज्यिक स्रोत सीमित थे। मौजूदा उत्पादन स्तर अब 100 किग्रा/माह से अधिक है।

लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी में रान्डेल सिम्पसन, अलेक्जेंडर गश और अन्य द्वारा विकसित सोल-जेल विधि का एक अनुप्रयोग, नैनो-संरचित समग्र ऊर्जावान सामग्रियों के वास्तविक मिश्रण को बनाने के लिए उपयोग किया जा सकता है। प्रक्रिया के आधार पर, विभिन्न घनत्व के एमआईसी का उत्पादन किया जा सकता है। अत्यधिक झरझरा और समान उत्पाद सुपर-क्रिटिकल एक्सट्रैक्शन द्वारा प्राप्त किए जा सकते हैं।

प्रज्वलन
जैसा कि सभी विस्फोटकों के साथ होता है, नियंत्रण में अनुसंधान अभी तक सरलता नैनोस्केल विस्फोटक में अनुसंधान का एक लक्ष्य रहा है। कुछ को लेज़र पल्स से प्रज्वलित किया जा सकता है।

पर्क्यूशन कैप और इलेक्ट्रिक माचिस में लेड (जैसे लेड स्टिफनेट, लेड एजाइड) के संभावित प्रतिस्थापन के रूप में एमआईसी की जांच की गई है। Al-Bi 2 O 3 पर आधारित रचनाओं का प्रयोग किया जाता है। PETN को वैकल्पिक रूप से जोड़ा जा सकता है।

एल्यूमीनियम पाउडर को नैनो विस्फोटक सामग्री में जोड़ा जा सकता है। एल्युमीनियम में अपेक्षाकृत कम जलने की दर (रसायन) और दहन की उच्च ऊष्मा होती है।

नैनो-थर्मिक मिश्रण के प्रज्वलन के परिणामस्वरूप थर्माइट प्रतिक्रिया के उत्पाद आमतौर पर धातु ऑक्साइड और मौलिक धातु होते हैं। प्रतिक्रिया के दौरान प्रचलित तापमान पर, मिश्रण के घटकों के आधार पर उत्पाद ठोस, तरल या गैसीय हो सकते हैं।

खतरे
पारंपरिक थर्माइट की तरह, सुपर थर्माइट बहुत उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया करता है और बुझाना मुश्किल होता है। प्रतिक्रिया खतरनाक अल्ट्रा-वायलेट (यूवी) प्रकाश उत्पन्न करती है जिसके लिए प्रतिक्रिया को सीधे नहीं देखा जाना चाहिए, या विशेष आंखों की सुरक्षा (उदाहरण के लिए, एक वेल्डर का मुखौटा) पहना जाना चाहिए।

इसके अलावा, सुपर थर्माइट स्थिरविद्युत निर्वाह (ESD) के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। कार्बन नैनोफाइबर के साथ धातु ऑक्साइड कणों को घेरने से नैनोथर्माइट्स को संभालना सुरक्षित हो सकता है।

यह भी देखें

 * थर्मेट
 * आतिशबाज़ी रचना

बाहरी संबंध

 * Synthesis and Reactivity of a Super-Reactive Metastable Intermolecular Composite Formulation of Al/KMnO4
 * Metastable Intermolecular Composites for Small Caliber Cartridges and Cartridge Actuated Devices
 * Performance of Nanocomposite Energetic Materials Al-MoO3