1759267081
2025-09-30 20:34:00
Университет в Олбани Химики создал новое высокоэнергетическое соединение, которое может революционизировать ракетное топливо и сделать космические полеты более эффективными. После зажигания соединение выделяет большую энергию по сравнению с его весом и объемом по сравнению с током. В ракете это будет означать меньше топлива, необходимого для питания той же продолжительности полета или полезной нагрузки, а также больше места для критически важных материалов. Их исследование было опубликовано в Журнал Американского химического обществаПолем
«На ракетных кораблях Космос в премии», – сказал доцент химии Майкл Юнг, чья лаборатория возглавляла работу. «Каждый дюйм должен быть упакован эффективно, и все на борту должно быть максимально легким. Создание более эффективного топлива с использованием нашего нового соединения будет означать, что для хранения топлива требуется меньше места, освобождая место для оборудования, включая инструменты, используемые для исследований. При возвратном путешествии это может означать, что больше места можно доставить до дома».
Недавно синтезированное соединение, диборид марганца (MNB2), более 20% более энергично по весу и примерно на 150% более энергично по объему по сравнению с алюминием, который в настоящее время используется в твердых ракетных бустерах. Несмотря на то, что он очень энергичен, он также очень безопасен и будет сжигать только тогда, когда он встречает агента зажигания, такого как керосин.
Требуется тепло, чтобы изготовить тепло
Диборид марганца принадлежит к классу химических соединений, которые, как считается, обладают необычными свойствами, но в то же время изучение того, что именно влечет за собой эти свойства, было ограничено неспособностью на самом деле производить соединение.
«Diborides впервые начал привлекать внимание в 1960 -х годах», – сказал аспирант Уалбани Джозеф Доан, который работает с Юнгом. «С тех пор, как эти первоначальные образы, новые технологии позволяют нам фактически синтезировать химические соединения, которые когда -то были только предположили, чтобы существовать.
«Зная, что мы делаем с элементами в периодической таблице, мы подозревали, что диборид марганца будет структурно асимметричным и нестабильным – факторы, которые вместе сделают его очень энергичным – но до недавнего времени мы не могли проверить его, потому что его нельзя сделать. Успешно синтезируя чистый манганец дибарид является захватывающим достижением в себе и само по себе, и теперь мы можем испытать это и обнаруживать.
Синтезирование диборида марганца требует экстремального тепла, генерируемого с использованием инструмента под названием «Arc Flter». Первый шаг заключается в том, чтобы нажимать на марганец и порошки бора вместе в гранул, которая помещается в небольшую, усиленную стеклянную камеру. Arc Belter обучает узкий электрический ток на грануле, нагревая его до панмирующих 3000 ° C (более 5000 ° F). Затем расплавленный материал быстро охлаждается, чтобы заблокировать структуру на месте. На атомном уровне этот процесс заставляет центральный атом марганца связываться с слишком многими другими атомами, что делает чрезмерно многолюдную структуру, плотно упакованную, как спиральная пружина.
3 … 2 … 1 … деформация!
При изучении новых химических соединений, способность физически производить соединение имеет решающее значение. Вы также должны быть в состоянии определить его молекулярную структуру, чтобы лучше понять, почему она ведет себя так, как она.
Уалбани, аспирант Грегори Джон, который работает с вычислительным химиком Аланом Ченом, построил компьютерные модели, чтобы визуализировать молекулярную структуру диборида марганца. Эти модели выявили что -то критическое: тонкий перекос, известный как «деформация», которая дает соединению высокую потенциальную энергию.
Вот еще один способ представить это.
«Представьте себе плоский батут; там нет энергии, когда она плоская», – сказал Юнг. «Если я помесчу гигантский вес в центр батута, он будет растягиваться. Это растяжение представляет энергию, хранящуюся батутом, которую он выпустит, когда объект будет удален. Когда наше соединение зажигает, это похоже на удаление веса из батута, а энергия высвобождается».
Новым материалам нужны новые соединения
«Среди химиков существует консенсус, что соединения на основе бора должны обладать необычными свойствами, которые заставляют их вести себя в отличие от любых других существующих соединений»,-сказал доцент химии Алан Чен. «Существует постоянный поиск, чтобы выяснить, каковы эти свойства и поведение. Такого рода преследование лежит в основе химии материалов, где создание более жестких, более сильных более экстремальных материалов требует создания совершенно новых химических веществ. Это то, что делает лаборатория Yeung-с выводами, которые могут улучшить ракетное топливо, каталитические конвертеры и даже процессы для переработки пластиков.
«Это исследование также является отличным примером научного процесса, когда исследователи занимаются интересными химическими свойствами, даже если они не уверены, какие конкретные приложения могут появиться. Иногда, включенное в настоящее время, результаты являются случайными».
Интерес Юнга к соединениям Boron начался, когда он был аспирантом в Калифорнийском университете в Лос -Анджелесе. Его проект стремился обнаружить соединения сильнее, чем Diamond.
#Новое #соединение #ракетного #топлива #упаковывает #на #больше #энергии
По теме
