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Einstufige Kugelmahlvorbereitung von nanoskaligem CL-20/Graphenoxid für deutlich reduzierte Partikelgröße und Empfindlichkeit

Zusammenfassung

Es wird ein einstufiges Verfahren vorgestellt, bei dem Graphitmaterialien (GIMs) in wässriger Suspension von CL-20 zu Graphenmaterialien (GEMs) abgeschält werden und CL-20/Graphenmaterialien (CL-20/GEMs)-Verbundstoffe durch Kugelmahlen gebildet werden. Die Umwandlung der Mischungen in die Verbundform wurde durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Pulver-Röntgenbeugung (XRD) überwacht. Die Schlagempfindlichkeiten von CL-20/GEM-Kompositen wurden kontrastiv untersucht. Es stellte sich heraus, dass die energetischen nanoskaligen Komposite auf Basis von CL-20 und GEMs mit wenigen Schichten hergestellt wurden. Die Belastbarkeit von Graphen (reduziertes Graphenoxid, rGO) ist in CL-20/GEM-Kompositen deutlich geringer als die von Graphenoxid (GO). Der Bildungsmechanismus wurde vorgeschlagen. Mit diesem Ansatz wurden energetische nanoskalige Komposite auf Basis von CL-20 und GO mit wenigen Schichten hergestellt. Die resultierenden CL-20/GEM-Komposite zeigten eine sphärische Struktur mit Nanoskala, ε-Form, gleicher thermischer Stabilität und geringerer Empfindlichkeit.

Hintergrund

Die unbeabsichtigte Detonation von Munition aus Unfällen und asymmetrischen Bedrohungen muss dargestellt werden, um den Verlust unschuldiger Menschenleben und Infrastruktur in modernen Konflikten zu verhindern [1]. Darin enthalten hochexplosive Stoffe (HEs) einschließlich 2,4,6,8,10,12-Hexanitro-2,4,6,8,10,12-Hexaazaisowurtzitan (HNIW oder CL-20), 1,3,5,7 -Teranitro-1,3,5,7-tetrazocin (HMX) und Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin (RDX), die eine hohe Energie aufweisen, stoßen normalerweise auf eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Stößen, Reibung und Stößen Welle, Thermo und elektrischer Funke [2]. In den letzten Jahrzehnten wurden beträchtliche Arbeiten durchgeführt, um unempfindliche energetische einfache Substanzen oder Verbundstoffe zu entwerfen und zu synthetisieren [3,4,5,6]. Es gibt vier Hauptwege für die Synthese energetischer Komposite:Herstellung der polymergebundenen Sprengstoffe (PBXs) durch Beschichtung (einschließlich wässriger Suspension und Sprühtrocknung) [7,8,9], Herstellung von Mikrokapseln durch in-situ-Polymerisation [2], und Erforschung energetischer Kokristalle [10]. Die Beschichtungstechnik ist die gebräuchlichste Methode der energetischen Kompositsynthese. Dieser Ansatz ist jedoch aufgrund der Verwendung großer Lösungsmittelmengen nicht umweltfreundlich. Sprengstoffe auf der Basis von NC [11], Estan [12], EPDM [13] usw. wurden auf diesem Weg beschrieben. In-situ-Polymerisation war die von Yang [2] beschriebene Methode, die zu den drei typischen Mikrokapseln auf Nitramin-Sprengstoffbasis führte, die offensichtliche Kern-Schale-Strukturen aufweisen. Der Sprengstoff wird im Reaktionsprozess der Polymerisation gequollen, um Verbundstoffe zu erzeugen. Das Schutzgas ist jedoch wegen der Explosionsgefahr erforderlich. Außerdem ist die Partikelgröße des Verbundmaterials daher schwer zu kontrollieren. Co-Kristalle haben ein großes Potenzial in verschiedenen wichtigen Anwendungen gezeigt, indem sie die Kristallstruktur auf molekularer Ebene in der Materialwissenschaft anpassen. Qiuet al. berichteten über einen Weg zur Herstellung des nanoskaligen Cokristalls von 2CL-20·HMX durch Perlmahlen einer wässrigen Suspension von CL-20 und HMX in einem stöchiometrischen Verhältnis des Cokristalls. Die beschriebene Methode wird als Potenzial zur Förderung der Herstellung und Anwendung von energetischen kokristallinen Materialien angesehen [14]. Die neu entwickelten energetischen Materialien sind jedoch aufgrund verschiedener Probleme wie chemischer Inkompatibilität, Instabilität und hoher Empfindlichkeit immer noch nicht in der Lage, die derzeit verwendeten HEs vollständig zu ersetzen [15].

Inspiriert von den Vorteilen der Methode wurde in dieser Arbeit erstmals das nanoskalige CL-20-basierte Komposit hergestellt. Partikelgröße, Größenverteilung und Morphologie der Explosivstoffe sind wesentliche physikalische Eigenschaften, die ihre Empfindlichkeit maßgeblich beeinflussen. Sprengstoffe mit kleiner Partikelgröße, enger Größenverteilung und abgerundeter Morphologie weisen eine deutlich verringerte Zündempfindlichkeit und einen verringerten kritischen Durchmesser auf. Es ist jedoch ziemlich schwierig, nanoskalige Partikel mit traditionellen Verfahren herzustellen, einschließlich Lösungsmittel-Nicht-Lösungsmittel-Rekristallisation, Sol-Gel- und Sprühtrocknung und überkritischer Fluidtechnik [16]. Die oben genannten Methoden sind im Labormaßstab effektiv, und die großtechnische Herstellung nanoskaliger energetischer Materialien ist mit großen Schwierigkeiten verbunden. Mechanisches Kugelmahlen (auch bekannt als Kugelmahlen) ist eine wünschenswerte Wahl, da es für die massive und kontinuierliche Herstellung von Kristallen mit einheitlicher Morphologie geeignet ist, die die ursprüngliche Kristallform beibehalten.

Graphen, das seit seiner Einführung im Jahr 2004 viele gewünschte Eigenschaften besitzt, einschließlich überlegener thermischer und elektrischer Leitfähigkeit, guter Schmierung und ausgezeichneter mechanischer Eigenschaften, wurde intensiv untersucht. Graphenoxid (GO) ist ein Zwischenprodukt auf dem chemischen Weg zu Graphen (reduziertes Graphenoxid, rGO). Als hydrophiles zweidimensionales Monolayer-Material wurde GO ausgiebig in Emulgatoren, Membranen und Sorbentien verwendet. GO galt lange Zeit als energetisches Material mit thermischer Instabilität [17]. Es wurde berichtet, dass Graphenmaterialien (GEMs), einschließlich Graphenoxid und Graphen, Sprengstoffe wie HMX, RDX, CL-20 und Styphnat stabilisieren könnten [8, 18, 19, 20, 21]. Zuvor haben wir Graphenoxid verwendet, um die Stoß- und Stoßwellenempfindlichkeit zu reduzieren, wodurch ein ausgezeichneter unempfindlicher HMX/Viton/GO-Verbundstoff für Booster-Sprengstoffe über die Wassersuspensionsmethode erhalten wurde [8]. Verglichen mit diesem obigen Verfahren besitzt das mechanische Kugelmahlen eine großtechnische Herstellung und Kommerzialisierung von Massenverbundstoffen, was ein ideales Verfahren zum Erzielen einer überlegenen Morphologie und kleiner Produktteilchen ist. Darüber hinaus aggregiert getrocknetes Graphenoxid leicht Graphitoxid. Wenn die Anzahl der Graphenschichten größer als 10 ist, nähert sich die Elektronenenergiebandstruktur von Graphen ihrer dreidimensionalen Grenze. Es ist sehr wichtig, GO oder rGO mit einer ausgewählten Anzahl von Schichten zu steuern, um die besonderen Eigenschaften von zweidimensionalen Materialien zu erhalten.

In dieser Arbeit berichten wir über eine neue Methode des mechanischen Kugelmahlens zur Herstellung von nanoskaligen CL-20-basierten Kompositen unter Verwendung von GEMs. Diese Methode kann Graphitmaterialien in Graphenmaterialien exfolieren, die Mühe der Exfoliation bei der Herstellung von Graphenmaterialien ersparen und aggregatinduzierte Nanoblatt-Nanoblatt-Wechselwirkungen minimieren.

Methoden

Synthese von nanoskaligen CL-20/GEMs-Verbundwerkstoffen

Die wässrige Suspension wurde hergestellt durch Zugabe von Roh-CL-20 (gekauft von Liaoning Qingyang Chemical Industry Co., Ltd.) oder Mischungen von Roh-CL-20 und Additiven (Graphitmaterialien (GIMs)) in verschiedenen Gewichtsverhältnissen wurden gemahlen, mit dem Ziel um nanoskalige CL-20- bzw. CL-20/GEMs-Komposite zu synthetisieren. Das Schema des Perlenfräsprozesses ist in Zusätzliche Datei 1:Abbildung S1 dargestellt. Die Mahlbedingungen waren wie folgt:Probenmasse – 10 g (die Verhältnisse von rohem CL-20 und Additiven waren 99,5:0,5, 99:1, 98:2 und 95:5, und die Proben mit unterschiedlichen Gewichtsprozentsätzen wurden bezeichnet als Fräsen CL-20, CL-20/GO0.5 , CL-20/GO1 , CL-20/GO2 , CL-20/GO5 , CL-20/rGO1 , und CL-20/rGO5 ), Zirkoniumdioxidkugeln mit einem Durchmesser von 0,1 mm, Kugel-Pulver-Verhältnis 20, Rotationsgeschwindigkeit des Planetenträgers – 300 U/min, mittel – entionisiert und entionisiert zu Pulververhältnis 10. Das gemahlene Pulver wurde zur Beschallung verwendet um die Zirkoniumdioxidkugeln vollständig aus dem Produkt zu entfernen. Weitere Informationen zu den Methoden zur Synthese von Graphitoxid und Graphen finden Sie in der zusätzlichen Datei 1:Experimentelle Details.

Charakterisierung

Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (FESEM)-Bilder wurden auf einem MIRA3 LMH SEM (Tescan) bei 10 k aufgenommen. Röntgendiffraktometer (XRD) wurden mit einem DX-2700 (Dandong Haoyuan Corporation, Liaoning, China) Röntgendiffraktometer mit Cu-Kα (40 kV, 30 mA)-Strahlung bei λ = 1,5418  erhalten. Alle Proben wurden von 5° bis 50° mit Schritten von 0,03 und 6 s Zählzeit gescannt. Die thermische Analyse wurde auf einem Differentialscanningkalorimeter (DSX-131, France Setaram Corporation, Shanghai, China) bei Heizraten von 5, 10 und 20 °C/min durchgeführt. Die Schlagempfindlichkeit wurde mit einem selbstgebauten Fallhammergerät Typ 12 getestet. Die besondere Höhe (H50 ) stellt die Höhe dar, aus der 2.500 ± 0,002 kg Fallhammer in 50 % der Versuche zu einem explosiven Ereignis führen. Bei jeder Bestimmung wurden 25 Falltests durchgeführt, um den H50 . zu berechnen .

Ergebnisse und Diskussion

Die Morphologien der so synthetisierten Proben wurden durch SEM untersucht und die Ergebnisse sind in Abb. 1 und in zusätzlicher Datei 1:Abbildung S2 dargestellt. Zusätzliche Datei 1:Abbildung S2a zeigt, dass Graphitoxid eine typische Schichtstruktur aufweist, ähnlich wie Flockengraphit (Zusatzdatei 1:Abbildung S2b). Es unterscheidet sich von Graphenoxid (Abb. 1a), das eine flockige Morphologie mit einigen Falten und Falten an der Oberfläche und am Rand aufweist. Scrollen und Wellung sind Teil der intrinsischen Natur von GO-Schichten, die aus der Tatsache resultieren, dass die 2D-Membranstruktur durch Biegen thermodynamisch stabil wird [22]. Abbildung 1b zeigt, dass die Graphenschichten hochtransparent sind und an den Kanten gefaltet sind, was auf eine sehr geringe Dicke hindeutet. Aufgrund der hohen spezifischen Fläche aggregierten die Graphenschichten und bildeten beim Trocknen eine gestapelte graphitische Struktur.

REM-Bilder von Proben. a GEHEN. b rGO. c Fräsen CL-20. d CL-20/GO0.5 . e CL-20/GO1 . f CL-20/GO2 . g CL-20/GO5 . h CL-20/rGO5

SEM-Bilder von CL-20/GEMs-Kompositen sind in Abb. 1c–f gezeigt, und das SEM-Bild von CL-20-Rohdaten ist in Zusätzliche Datei 1 gezeigt:Abbildung S1c. Es ist ersichtlich, dass die meisten der gemahlenen CL-20-Mikropartikel nach dem Kugelmahlen eine Kugelform mit glatter Oberfläche bilden, während das Ausgangsmaterial eine Spindelform aufweist (zusätzliche Datei 1:Abbildung S2c). Darüber hinaus beträgt die durchschnittliche Partikelgröße des gemahlenen CL-20 200 nm, was deutlich kleiner ist als die des rohen CL-20 (300 μm). Die Unterschiede in ihrer Morphologie von Abb. 1c zu Abb. 1e sind offensichtlich. Nach der Zugabe von Graphitoxid werden einige Falten auf seiner Oberfläche beobachtet. Dies zeigt, dass GO-Blätter während des Kugelmahlprozesses auf der Oberfläche von CL-20 abgeschieden werden. Aus den präsentierten REM-Ergebnissen folgt, dass die Retentionsrate von GO mit zunehmender Zugabe von Graphitoxid zunahm. Graphenschichten in CL-20/rGO5 werden in Abb. 1f nicht deutlich erkannt. Der Hauptgrund für dieses Ergebnis wird im folgenden Teil diskutiert.

XRD-Analysen wurden durchgeführt, um die Kristallstruktur von Proben wie vorbereitet zu untersuchen. Die XRD-Kurven von CL-20, CL-20/GEMs, GO und rGO sind in Abb. 2 dargestellt, und die vergrößerte Kurve von CL-20/GO5 wird im Einschub angezeigt (zusätzliche Datei 1:Abbildung S3 zeigt die XRD-Kurven von Flockengraphit und Graphen). Raw CL-20 zeigt drei charakteristische Beugungspeaks bei 12,59°, 13,82° und 30,29°, die der Kristallebene zugeschrieben werden (1, 1, − 1), (2, 0, 0) und (2, 0, − 3 ) bzw. (PDF-Karte 00-050-2045). Die Ergebnisse legen nahe, dass die Beugungspeaks von Mahlproben gut mit denen von rohem CL-20 übereinstimmen. Es kann auch beobachtet werden, dass die Beugungsintensität beim Mahlen von CL-20 und CL-20/GEMs nach dem Mahlen sichtbar verringert wird, während die Intensität von 13,81° (2, 0, 0) relativ erhöht wird. Dies liegt wahrscheinlich an der bevorzugten Orientierung, die durch den Effekt des Kugelmahlens verursacht wird. Für CL-20/GO5 , wird der typische Beugungspeak von GO bei 10° (0, 0, 2) beobachtet, der die Anwesenheit von GO anzeigt. In der XRD-Kurve von CL-20/GO2 , werden aufgrund des geringeren GO-Gehalts keine merklichen Beugungspeaks erkannt. Darüber hinaus sind im Vergleich zu CL-20 die Peaks in CL-20/rGO5 haben keinen offensichtlichen Unterschied. Das Ergebnis stimmt mit dem von SEM überein.

XRD-Spektren von GO, rGO, CL-20 und CL-20/GEMs

Der Bildungsmechanismus während des Kugelmahlens wurde vorgeschlagen, und das Schema wurde in Abb. 3 veranschaulicht. Der Hauptgrund für dieses Phänomen wird unten vorgeschlagen. Die Bildung von CL-20/GEMs kann in zwei Prozesse unterteilt werden:Exfoliation von GIMs bzw. Raffination von CL-20 und Bildung interkalierter Komposite. Aufgrund der funktionellen Gruppe (–OH, –COOH und –C–O–C) in GO ist es einfach, nicht-kovalente Bindungsstrukturen zwischen CL-20 und GO zu bilden. Bei rGO ist die Situation jedoch aufgrund der geringen funktionellen Gruppe in rGO anders. Der Mechanismus zur Detailbildung ist in der zusätzlichen Datei 1 zusammengefasst.

Schema der Bildung des CL-20/GO-Verbundmaterials

Die kinetischen und thermodynamischen Parameter waren sehr wichtig, um die thermischen Eigenschaften von Sprengstoffen zu beherrschen. Um die thermische Leistung der Nanokomposite zu untersuchen, wurden in Abb. 4 DSC-Spuren gesammelt, die bei verschiedenen Heizraten gesammelt wurden, und zur Berechnung der Parameter in Abb. 5 und Tabelle 1 verwendet. In den acht DSC-Spuren bei Heizraten von 5, 10 und 20 °C/min, sie haben in jeder Kurve den gleichen Trend. Die Zersetzungswärme nahm mit zunehmender Heizrate zu, was mit dem üblichen Fall, d. h. HMX oder RDX, übereinstimmt. Aus Abb. 4 ist leicht zu erkennen, dass sich die glatten Zersetzungskurven in Abb. 4a in eine abgeschnittene, asymmetrische Kurve änderten, wenn rohes CL-20 mit 20 °C/min erhitzt wurde (siehe obere Kurve in Abb. 4a). Dieses Verhalten stellt die stark exotherme und von Selbsterhitzung begleitete Reaktion dar, die auftritt, wenn die Zersetzungsreaktionsgeschwindigkeit von CL-20 die Massen- und Wärmeübertragungsgeschwindigkeiten überschreitet. Es ist bekannt, dass dieses Verhalten die thermische Zersetzung im explosiven Modus darstellt. Somit ergeben sich bei Verarbeitungs- und Lagerwegen auf Basis von CL-20 besondere Sicherheitsaspekte. Die DSC-Kurven des nanoskaligen CL-20 wurden glatte, nicht abgeschnittene Wärmekurven erhalten, die darauf hindeuten, dass Nanokristallisation thermisches Durchgehen reduzieren kann.

ah DSC-Kurven von Proben wie vorbereitet, die bei unterschiedlichen Heizraten gesammelt wurden. a rohes CL-20, b Fräsen CL-20, c CL-20/GO0.5 , d CL-20/GO1 , e CL-20/GO2 , f CL-20/GO5 , g CL-20/rGO1 , h CL-20/rGO5

a Kissinger-Plots von ln(β /T p 2 ) bis 1/T p . b Kinetischer Kompensationseffekt für die thermische Zersetzung von Proben wie vorbereitet

Die Kissinger-Gleichung (Zusatzdatei 1:Gl. (1)) [8, 23] wurde herangezogen, um das E . zu berechnen a (scheinbare Aktivierungsenergie) und A (präexponentieller Faktor) der Proben. Durch Gegenüberstellung der Daten von E a und lnA in Tabelle 1 die CL-20/GO2 und CL-20/GO5 Composites zeigen etwas höheres E a als andere außer rohem CL-20. Abbildung 5a zeigt, dass die Plots des Mahlens von CL-20 und CL-20/GEMs nahe beieinander lagen, was bedeuten könnte, dass sie eine ähnliche Zersetzungsreaktion durchlaufen. Die beiden dynamischen Parameter der Aktivierungsenergie und des präexponentiellen Faktors haben unter bestimmten Bedingungen den linearen Zusammenhang der gegenseitigen Kompensation der Geschwindigkeitskonstanten. Die lineare Beziehung zwischen E a und lnA kann mit der Arrhenius-Gleichung erklärt werden (Zusatzdatei 1:Gl. (2)). Abbildung 5b zeigt das Diagramm von lnA zu E a , das ist der kinetische Kompensationseffekt. Das Ergebnis impliziert, dass die gefrästen CL-20 und CL-20/GEMs gute lineare Beziehungen aufweisen (R 2 > 0,99). Dies impliziert, dass die Zersetzungsreaktionen dieser Proben zusätzlich zu rohem CL-20 ähnliche kinetische Mechanismen aufweisen.

Die Zersetzung von CL-20/GEM-Verbundstoffen entspricht dem Zersetzungsmechanismus typischer Verbundenergetik, bestehend aus festen Brennstoffen und Oxidationsmitteln, wie Pyrotechnik und Verbundtreibstoffen. Bei den Nanokompositen CL-20/GO oder CL-20/rGO wurden die Oxidationselemente und Brennelemente in ein Molekül eingebaut. Somit entsteht die Zersetzung durch die Aktivierung und das Aufbrechen seiner schwächsten Bindung. Diese Aktivierungs- und Bruchverläufe sind für die thermische Zersetzung sehr wichtig. Diese Verläufe dominieren den gesamten Zersetzungsprozess und können durch die Parameter von ΔG . beschrieben werden (freie Aktivierungsenergie), ΔH (Enthalpieaktivierung) und ΔS (Aktivierungsentropie), die durch Additional file 1 berechnet werden:Gl.(5)-(7) [24]. Die Bedeutung von ΔG ist das chemische Potential des Aktivierungsverlaufs. Seine Werte waren positive Zahlen, was bedeutet, dass keiner der Aktivierungskurse spontan verlief [25]. Daher befinden sich diese Explosivstoffe in einem stabilen Zustand im üblichen Zustand. ΔH ist die Absorptionsenergie des Moleküls von einem stabilen Zustand in den aktivierten Zustand. Der Wert von ΔH war viel näher an der von Ea für diese Proben. Beim Vergleich der Daten in Tabelle 1 wurde festgestellt, dass rohes CL-20 die höchste Energie benötigt, um aktiviert zu werden. In diesen nanoskaligen Sprengstoffen ist jedoch CL-20/GO2 und CL-20/GO5 haben die höchste Energie, was anzeigt, dass sie die höchste Energie benötigen, um aktiviert zu werden. Um die thermische Stabilität von rohem CL-20 und nanoskaligem CL-20 zu untersuchen, wurde die T p0 (Spitzentemperatur bei β ich ist null) und T b (kritische Explosionstemperatur) wurden aus der zusätzlichen Datei 1:Gl. (3) und (4) [26, 27]. Aus Tabelle 1 zeigte das nanoskalige CL-20 eine äquivalente thermische Stabilität, was bedeutet, dass GO oder rGO einen geringen Einfluss auf die thermische Stabilität von CL-20 haben.

Um die Sicherheitsleistung von Proben vorherzusagen, wurde der Aufprallempfindlichkeitstest durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Abb. 5 dargestellt. Es ist zu beachten, dass die spezielle Höhe (H50 ) der vorbereiteten Proben ist höher als die von rohem CL-20, wahrscheinlich weil die Korngröße von Explosivstoffen die Schlagempfindlichkeit erheblich beeinflusst. Bezüglich des Roh-CL-20 und des Mahlens von CL-20 kann gefolgert werden, dass eine ausgezeichnete Desensibilisierungswirkung für die verbesserte Kristallmorphologie und Korngrößenverteilung durch das Kugelmahlverfahren erzielt wurde, insbesondere im Vergleich zu dem Raffinieren von CL-20, das durch Lösungsmittel-Nicht-Lösungsmittel hergestellt wurde Methode [28].

Die Schlagempfindlichkeiten von CL-20 mit unterschiedlichem GEM-Gehalt sind geringer als die von gemahlenem CL-20 (Abb. 6). Die reduzierten Stoßempfindlichkeiten von CL-20/GEMs werden auf die hervorragende Schmierung und Wärmeleitung von GEMs zurückgeführt, die die internen Faltungsversetzungen und Hot Spots reduzieren könnten [9, 19]. Darüber hinaus verringerten sich die Schlagempfindlichkeiten mit der Zunahme des GEM-Gehalts. Die Aufprallempfindlichkeit von CL-20/GO1 unterscheidet sich von CL-20/rGO1 trotz des gleichen Inhalts von GEMs. Die besondere Höhe von CL-20/rGO5 erreicht 120 cm, während die H50 von CL-20/GO5 150 cm überschreitet. Die unterschiedliche Tragfähigkeit ist der Hauptgrund für dieses Phänomen. Diese Ergebnisse bestätigen die oben vorgeschlagene Hypothese. Der spezifische Datenwert ist in der zusätzlichen Datei 1:Tabelle S1 aufgeführt.

Schlagempfindlichkeiten von CL-20 vor und nach dem Mahlen. Die Schlagempfindlichkeiten von rohem CL-20, gemahlenem CL-20 und CL-20/GEMs mit unterschiedlichem GEM-Gehalt sind in Zusatzdatei 1 aufgeführt:Tabelle S1

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend haben wir eine skalierbare Kugelmahltechnik vorgeschlagen, um CL-20/GEM-Verbundwerkstoffe mit nanoskaliger Korngröße, gleicher thermischer Stabilität und reduzierter Schlagempfindlichkeit herzustellen. Der Bildungsmechanismus zwischen CL-20 und GEMs wird vorgeschlagen. Die funktionellen Sauerstoffgruppen in GO erleichtern die Produktion von CL-20/GO aufgrund der Bildung von Wasserstoffbrücken-Wechselwirkungen mit CL-20, wodurch Graphenoxid produziert und die Reaggregation minimiert wird. Darüber hinaus ist diese Methode eine sehr nützliche Methode zum Ablösen von Graphenoxid von Graphitoxid, wodurch langwierige Arbeiten bei der Herstellung von Graphenoxid vermieden werden. Dieses Verfahren könnte leicht auf andere Materialien (z. B. Metall oder Polymer mit Graphenoxidbeladung) angewendet werden, um Verbundwerkstoffe auf Graphenoxidbasis herzustellen. Die so hergestellten CL-20/GEM-Verbundstoffe eignen sich sehr gut als Hauptbestandteil in Boostern oder Treibmitteln.

Abkürzungen

2D:

Zweidimensional

CL-20:

2,4,6,8,10,12-Hexanitro-2,4,6,8,10,12-Hexaazaisowurtzitan

Ea :

Scheinbare Aktivierungsenergie

EPDM:

Ethylen-Propylen-Dien-Monomer

FESEM:

Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie

GEMs:

Graphenmaterialien

GIMs:

Graphitmaterialien

GO:

Graphenoxid

H50 :

Sonderhöhe

HEs:

Sprengstoff

HMX:

1,3,5,7-Teranitro-1,3,5,7-tetrazocin

NC:

Nitrozellulose

Telefonanlagen:

Polymergebundene Sprengstoffe

PDF:

Portables Dokumentenformat

RDX:

Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin

rGO:

Reduziertes Graphenoxid/Graphen

T b :

Kritische Explosionstemperatur

T p0 :

Spitzentemperatur bei β ich ist null

XRD:

Röntgenbeugung

ΔG :

Freie Aktivierungsenergie

ΔH :

Aktivierungsenthalpie

ΔS :

Aktivierungsentropie


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