Name: nanothermite with meringue-like morphology: from loose powder to ultra-porous objects
Uploaded: 2017-12-24T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Nanothermite with Meringue-like Morphology: From Loose Powder to Ultra-porous Objects at JoVE.com

Forfatterne vil gerne takke fotograferne i ISL, Yves Suma og Yannick Boehrer, billeder af prøver og til observation af høj hastighed video af syntesen og forbrænding af nanothermite skum. De vil også gerne give udtryk for deres taknemmelighed over for deres kollega Dr. Vincent Pichot fra NS3E laboratorium for karakterisering af materialer af røntgen diffraktion.

Forsigtig: Udføre alle reaktioner beskrevet i denne artikel i en eksplosion-bevist kammer med en pansret vindue, der tillader både visuel inspektion og observation af de skummende/Forbrændingsprocesser ved høj hastighed video. Tage sig om den eksperimenterende risici som følge af den potentielle antændelse af thermit kompositioner og brint eksplosion i luften. Derfor arbejde altid i en eksplosion-bevist kammer udstyret med passende udsugning. Husk at eksperimenter med energiske materialer skal udføres af erfarne f...

<ol>
	<li>Comet, M., Martin, C., Schnell, F., Spitzer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanothermite+foams:+From+nanopowder+to+object.">Nanothermite foams: From nanopowder to object.</a> Chem. Eng. J. 316, 807-812 (2017).</li><li>Lafontaine, E., Comet, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nanothermites. , (2016).</li><li>Comet, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+Cr2O3+nanoparticles+for+superthermites+by+the+detonation+of+an+explosive+nanocomposite+material.">Preparation of Cr2O3 nanoparticles for superthermites by the detonation of an explosive nanocomposite material.</a> J. Nanopart. Res. 13 (5), 1961-1969 (2011).</li><li>Gibot, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+Insensitive/Reactive+Thermite+Prepared+from+Cr2O3+Nanoparticles.">Highly Insensitive/Reactive Thermite Prepared from Cr2O3 Nanoparticles.</a> Propell. Explos. Pyrot. 36 (1), 80-87 (2011).</li><li>Tillotson, T. M., Gash, A. E., Simpson, R. L., Hrubesh, L. W., Satcher, J. H., Poco, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+energetic+materials+using+sol-gel+methodologies.">Nanostructured energetic materials using sol-gel methodologies.</a> J. Non-Cryst. Solids. 285 (1-3), 338-345 (2001).</li><li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hierarchical+MnO2/SnO2+Heterostructures+for+a+Novel+Free-Standing+Ternary+Thermite+Membrane.">Hierarchical MnO2/SnO2 Heterostructures for a Novel Free-Standing Ternary Thermite Membrane.</a> Inorg. Chem. 52 (16), 9449-9455 (2013).</li><li>Prentice, D., Pantoya, M. L., Gash, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+Wave+Speeds+of+Sol-Gel-Synthesized+Tungsten+Trioxide+and+Nano-Aluminum:+The+Effect+of+Impurities+on+Flame+Propagation.">Combustion Wave Speeds of Sol-Gel-Synthesized Tungsten Trioxide and Nano-Aluminum: The Effect of Impurities on Flame Propagation.</a> Energ. Fuel. 20 (6), 2370-2376 (2006).</li><li>Bockmon, B. S., Pantoya, M. L., Son, S. F., Asay, B. W., Mang, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+velocities+and+propagation+mechanisms+of+metastable+interstitial+composites.">Combustion velocities and propagation mechanisms of metastable interstitial composites.</a> Appl. Phys. Lett. 98, 064903 (2005).</li><li>Apperson, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+fast+propagating+combustion+and+shock+waves+with+copper+oxide/aluminum+nanothermite+composites.">Generation of fast propagating combustion and shock waves with copper oxide/aluminum nanothermite composites.</a> Appl. Phys. Lett. 91, 243109 (2007).</li><li>Wang, L., Luss, D., Martirosyan, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+behavior+of+nanothermite+reaction+based+on+Bi2O3/Al.">The behavior of nanothermite reaction based on Bi2O3/Al.</a> J. Appl. Phys. 110, 074311 (2011).</li><li>Martirosyan, K. S., Wang, L., Vicent, A., Luss, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+performances+of+bismuth+trioxide+nanoparticles+for+high+energy+gas+generator+use.">Synthesis and performances of bismuth trioxide nanoparticles for high energy gas generator use.</a> Nanotechnology. 20 (8), 405609 (2009).</li><li>Armstrong, R. W., Baschung, B., Booth, D. W., Samirant, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+Propellant+Combustion+with+Nanoparticles.">Enhanced Propellant Combustion with Nanoparticles.</a> Nano Lett. 3 (2), 253-255 (2003).</li><li>Wu, C., Sullivan, K., Chowdhury, S., Jian, G., Zhou, L., Zachariah, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+of+Perchlorate+Salts+within+Metal+Oxides+for+Application+as+Nanoenergetic+Oxidizers.">Encapsulation of Perchlorate Salts within Metal Oxides for Application as Nanoenergetic Oxidizers.</a> Adv. Funct. Mater. 22 (1), 78-85 (2012).</li><li>Sullivan, K. T., Piekiel, N. W., Chowdhury, S., Wu, C., Zachariah, M. R., Johnson, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ignition+and+Combustion+Characteristics+of+Nanoscale+Al/AgIO3:+A+Potential+Energetic+Biocidal+System.">Ignition and Combustion Characteristics of Nanoscale Al/AgIO3: A Potential Energetic Biocidal System.</a> Combust. Sci. Technol. 183 (3), 285-302 (2010).</li><li>Wang, H., Jian, G., Zhou, W., Delisio, J. B., Lee, V. T., Zachariah, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+iodate-based+energetic+composites+and+their+combustion+and+biocidal+performances.">Metal iodate-based energetic composites and their combustion and biocidal performances.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 7 (31), 17363-17370 (2015).</li><li>Jian, G., Feng, J., Jacob, R. J., Egan, G. C., Zachariah, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Super-reactive+Nanoenergetic+Gas+Generators+Based+on+Periodate+Salts.">Super-reactive Nanoenergetic Gas Generators Based on Periodate Salts.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 52 (37), 9743-9746 (2013).</li><li>Comet, M., Vidick, G., Schnell, F., Suma, Y., Baps, B., Spitzer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sulfates-Based+Nanothermites:+An+Expanding+Horizon+for+Metastable+Interstitial+Composites.">Sulfates-Based Nanothermites: An Expanding Horizon for Metastable Interstitial Composites.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 54 (15), 4458-4462 (2015).</li><li>Zhou, W., Delisio, J. B., Li, X., Liu, L., Zachariah, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Persulfate+salt+as+an+oxidizer+for+biocidal+energetic+nano-thermites.">Persulfate salt as an oxidizer for biocidal energetic nano-thermites.</a> J. Mater. Chem. A. 3 (22), 11838-11846 (2015).</li><li>Sun, J., Pantoya, M. L., Simon, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dependence+of+size+and+size+distribution+on+reactivity+of+aluminum+nanoparticles+in+reactions+with+oxygen+and+MoO3.">Dependence of size and size distribution on reactivity of aluminum nanoparticles in reactions with oxygen and MoO3.</a> Thermochim. Acta. 444 (2), 117-127 (2006).</li><li>Levitas, V. I., Asay, B. W., Son, S. F., Pantoya, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Melt+dispersion+mechanism+for+fast+reaction+of+nanothermites.">Melt dispersion mechanism for fast reaction of nanothermites.</a> Appl. Phys. Lett. 89, 071909 (2006).</li><li>Park, E. -. J., Kim, H., Kim, Y., Choi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeated-dose+toxicity+attributed+to+aluminum+nanoparticles+following+28-day+oral+administration,+particularly+on+gene+expression+in+mouse+brain.">Repeated-dose toxicity attributed to aluminum nanoparticles following 28-day oral administration, particularly on gene expression in mouse brain.</a> Toxicol. Environ. Chem. 93 (1), 120-133 (2011).</li><li>Walter, K. C., Aumann, C. E., Carpenter, R. D., O'Neill, E. H., Pesiri, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energetic+materials+development+at+technanogy+materials+development.">Energetic materials development at technanogy materials development.</a> Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 800, 27-37 (2004).</li><li>Khasainov, B., Comet, M., Veyssi&#232;re, B., Spiter, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+performance+of+fast–reacting+nanothermites+and+primary+explosives.">Comparison of performance of fast–reacting nanothermites and primary explosives.</a> Propell. Explos. Pyrot. , (2017).</li><li>Siegert, B., Comet, M., Spitzer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safer+energetic+materials+by+a+nanotechnological+approach.">Safer energetic materials by a nanotechnological approach.</a> Nanoscale. 3, 3534-3544 (2011).</li><li>Sullivan, K. T., Kuntz, J. D., Gash, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophoretic+deposition+and+mechanistic+studies+of+nano-Al/CuO+thermites.">Electrophoretic deposition and mechanistic studies of nano-Al/CuO thermites.</a> J. Appl. Phys. 112, 024316 (2012).</li><li>Blobaum, K. J., Reiss, M. E., Plitzko, J. M., Weihs, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deposition+and+characterization+of+a+self-propagating+CuOx/Al+thermite+reaction+in+a+multilayer+foil+geometry.">Deposition and characterization of a self-propagating CuOx/Al thermite reaction in a multilayer foil geometry.</a> J. Appl. Phys. 94 (5), 2915-2922 (2003).</li><li>Gash, A. E., Tillotson, T. M., Satcher, J. H., Poco, J. F., Hrubesh, L. W., Simpson, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+epoxides+in+the+sol-gel+synthesis+of+porous+iron+(III)+oxide+monoliths+from+Fe(III)+salts.">Use of epoxides in the sol-gel synthesis of porous iron (III) oxide monoliths from Fe(III) salts.</a> Chem. Mater. 13 (3), 999-1007 (2001).</li><li>Yan, S., Jian, G., Zachariah, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+nanofiber-based+thermite+textiles+and+their+reactive+properties.">Electrospun nanofiber-based thermite textiles and their reactive properties.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 4, 6432-6435 (2012).</li><li>Puszynski, J. A., Groven, L. J., Altavilla, C., Ciliberto, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+nanosized+aluminum+and+its+applications+in+condensed+phase+reactions.">Formation of nanosized aluminum and its applications in condensed phase reactions.</a> Inorganic nanoparticles. Synthesis, applications and perspectives. , (2011).</li><li>Shimizu, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concept+and+the+use+of+negative+explosives.">Concept and the use of negative explosives.</a> Proceedings of the 11th International Pyrotechnics Seminar, Vail, Colorado, July 7-11. , (1986).</li><li>Molkov, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of Hydrogen Safety Engineering. 1, (2012).</li><li>Comet, M., Martin, C., Klaum&#252;nzer, M., Schnell, F., Spitzer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energetic+nanocomposites+for+detonation+initiation+in+high+explosives+without+primary+explosives.">Energetic nanocomposites for detonation initiation in high explosives without primary explosives.</a> Appl. Phys. Lett. 107, 243108 (2015).</li></ol>

Miksningen af nanopowders med syre og lukning af eksplosion kammer skal udføres hurtigt, af sikkerhedsmæssige årsager. Reaktion forsinkelse kan variere i nogen grad (1-10 min), afhængigt af forsøgsbetingelser. Det er afkortet Når rumtemperaturen er for høj eller tilstedeværelse af ekstern varme kilder som en projektør, som kan forårsage tidlig aktivering af den skummende reaktion. Omvendt er det steget når rumtemperaturen er lav. I tilfælde af for meget skummende forsinkelse (&#62; 15 min), reaktionen kan sto...

Denne artikel rapporter om en metode til at omdanne nano-størrelse thermit blandinger (Al/WO3) fra en løs pulver til skum1. Nanothermites er hurtig brænding energiske kompositioner, der fremstilles oftest af fysisk blanding af en metallisk oxid/salt med en reducerende metal, i form af nanopowders2. Mest repræsentant kvælstofoxider bruges til at forberede nanothermites er Cr2O33,4, Fe2O35, MnO26, WO37, MoO38 , CuO9 og Bi2O310,11, mens de metalliske salte brugt er Perchlorater12,13, iodates14,15, periodates16, ligger17 eller persulfates18. Aluminium nanopowder er det bedste valg som brændstof til nanothermites på grund af deres talrige ønskværdige egenskaber, såsom en høj oxidation varme (10-25 kJ/g)19, hurtig reaktion kinetik20, lav toksicitet21, og en fair grad af stabilitet, når det har været præcist passivated22.
I Al-baseret nanothermites, flammefronten udbreder ved høje hastigheder (0,1 - 2,5 km/s), men dette kan dog, blive betragtet som detonation23. Reaktionsmekanisme er faktisk drevet af konvektion af varme gasser i porøsiteten af ureageret materiale. Med andre ord er porøsitet afgørende for hurtig afbrænding af nanothermites. Løs nanothermite pulver er imidlertid ikke stabil fra et fysisk synspunkt. De er komprimeret ved stød eller vibrationer, og deres tætteste komponent (normalt oxid) adskiller gradvist fra sammensætningen af effekten af tyngdekraften. Stabilisering af nanothermite porøsitet er en afgørende udfordring for deres integration i fremtidige pyrotekniske systemer.
Den største fordel af forberedelsesprocessen beskrevet heri er at give meget porøs, solid, nanothermite Monoliter, som kan være formet af molding paste fra som de danner. Derudover er nanothermite skum helt ufølsom over for stød, gnidning og elektrostatiske udladninger i forhold til nanothermite løs pulver. Denne ufølsomhed gør dem særdeles sikker håndtag og maskine, for eksempel ved savning eller boring.
Når løs nanothermite pulvere er presset eller pelleteret, deres porøsitet reducerer og objekter er dannet. Samhørighed af sådant materiale stammer fra de overflade styrker, som er ansvarlig for sammenlægning af nanopartikler. Den mekaniske styrke af nanothermite pellets kan forbedres i overværelse af carbon nano-fibers, der fungerer som en ramme for at styrke disse objekter24. Desværre reducerer trykke kraftigt reaktivitet af nanothermites. Ifølge Prentice et al.inducerer presning af nano-Al/nano-WO3 kompositioner et sammenbrud af deres reaktion hastighed ved at to størrelsesordener7. Til sidst, i modsætning til de fleste sprængstoffer, kan ikke nanothermites være formet ved at trykke på.
Til dato, er blevet rapporteret meget få metoder til at strukturere nanothermites videnskabelige litteratur beskæftiger sig med nanothermites. Nanothermites kan indbetales på substrater, enten fra pulvere med deres komponenter, der er spredt i en flydende medium ved elektroforese25eller ved sputtering af deres komponenter i successive lag26. Begge fremgangsmåder fører til tætte belægninger, som er mindre reaktivt end løs pulver og har tendens til at delaminere fra underlaget som de fremstilles.
Udarbejdelse af "tredimensionelle" objekter bestående af nanothermite blev foreslået af Tillotson et al. 5, der anvendes i sol-gel syntese udviklet af flænge et al. , der består af geldannende løsninger af metalliske salte af Epoxider27. Nanothermite Monoliter tilberedes ved at sprede Al nanopowder i sol, før geldannende. Geler tørres efterfølgende i et heat kammer til at producere xerogels eller ved en kompleks proces, der involverer brugen af supercritical CO2 at opnå aerogeler. Nanothermite aerogeler ikke kun har stærk reaktivitet, men kan også bearbejdes på grund af deres fremragende mekaniske egenskaber. Derudover tillader sol-gel-processen en at syntetisere mikro- og mesoporøse materialer med en uovertruffen grad af ensartethed mellem brændstof (Al) og oxid i blandingen. Trods disse interessante funktioner, anvendelse af sol-gel proces er begrænset af: (i) kompleksitet af batch syntese, som afhænger af mange parametre; (ii) den uundgåelig tilstedeværelse af syntese biprodukter (urenheder) i det endelige materiale, og (iii) i meget lang tid for de forskellige trin i processen.
Brændbare måtter af nanothermite blev udarbejdet af electrospinning af nitrocellulose (bindemiddel) fra løsninger anklaget for Al og CuO nanopartikler28. Disse nanothermite filt består af fibre med sub mikrometer skala diametre, der er en på forhånd ikke-porøs. I disse materialer, er porøsitet defineret af indvikling af fibre. Prøver af nanothermite mats brænde langsomt (0,06 - 1.06 m/s) i forhold til ren nano-størrelse Al/CuO blandinger i en løs pulver tilstand, hvori flammefronten forsaetter med en hastighed af adskillige hundrede m/s29. Endelig brugen af nitrocellulose som bindemiddel for nanothermites er ikke ideel, fordi det betydeligt øger deres termiske følsomhed og ændrer deres kemiske stabilitet på lang sigt.
Membraner i nanothermites blev udarbejdet af Yang et al. fra komplekse hierarkisk MnO2/SnO2 heterostructures blandet med Al nanopartikler6. I disse materialer har oxid fase en meget specifik morfologi, hvor MnO2 nano-ledninger er omfattet af SnO2 grene. På grund af sin særlige struktur, oxid ikke kun diffuserer Al nanopartikler, men også sikrer den mekaniske modstand af membranen.Forberedelse er af MnO2/SnO2/Al membraner meget enkle; Det består af filtrering nanothermite indeholdt i væsken, hvor det er udarbejdet, ved hjælp af filtrering kage som en membran.
For at opsummere, den eneste nanothermite er objekter, der er nævnt i den videnskabelige litteratur indskud på substrater, aerogeler eller måtter. Idéen om udarbejdelsen af nanothermites i form af fast skum åbner nye horisonter for integrationen af disse energimaterialer i funktionelle pyroteknik systemer. Skummende processen rapporteret i denne artikel er enkel at udføre og kan anvendes stort set til enhver nanothermite fremstillet af aluminium nanopowder. Den skummende agent er orthophosphorsyre (H3PO4), en fælles, billig og ikke-giftige kemiske, som reagerer med nano-Al give cement (AlPO4) og gasser (H2, H2O damp), opretter porøsiteten af den materiale1. Aluminium fosfat er særligt stabile ved høje temperaturer, i strid med organiske bindemidler såsom energiske polymerer (nitrocellulose). Dog AlPO4 opfører sig som iltningsmiddel mod nano-Al ved høj temperatur, ifølge begrebet "negativ sprængstoffer" foreslået af Shimizu30.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Aluminum nanopowder</td>
			<td>Intrinsiq Materials</td>
			<td>-</td>
			<td>nanopowder, &#8776; 100 nm particle size Al QNA891</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten(VI) oxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>550086-25G</td>
			<td>nanopowder, &#60;100 nm particle size (TEM) Lot# MKBR9903V</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Orthophosphoric Acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>-</td>
			<td>85% solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polyethylene Pasteur pipette 3 mL</td>
			<td>Th. Geyer</td>
			<td>7691062</td>
			<td>LABSOLUTE Pasteur pipettes made of polyethylene (PE) graduation 0,50 ml, Length 145 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polyethylene Pasteur pipette 1 mL</td>
			<td>Th. Geyer</td>
			<td>7691063</td>
			<td>LABSOLUTE Pasteur pipettes made of polyethylene (PE) graduation 0,25 ml, Length 150 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Test tube shaker Reax Control</td>
			<td>Heidolph</td>
			<td>541-11000-00</td>
			<td>Vortex mixer with strong 5 mm vibration orbit yields</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

nanothermite with meringue-like morphology: from loose powder to ultra-porous objects

Målet med protokollen beskrevet i denne artikel er at forberede thermit kompositioner (nanothermites) i form af porøst, monolitisk objekter. Nanothermites er brændbare materialer af uorganisk brændstof og iltningsmiddel. I nanothermite skum er aluminium brændstof og aluminium fosfat og wolfram trioxid de oxiderende fraspaltning. De højeste flamme formering hastigheder (FPVs) i nanothermites er observeret i løs pulver og FPVs er kraftigt reduceret ved pelleteringen nanothermite pulvere. Fra et fysisk synspunkt er nanothermite løs pulver metastabile systemer. Deres egenskaber kan ændres ved utilsigtet jordpakning induceret ved stød eller vibrationer eller ved adskillelse af partikler over tid ved afregning fænomener, som stammer fra tæthed forskelle i deres komponenter. Flytning fra et pulver til et objekt er den udfordring, der skal overvindes for at integrere nanothermites i pyrotekniske systemer. Nanothermite objekter skal have både en stor åben porøsitet og god mekanisk styrke. Nanothermite skum opfylde begge disse kriterier, og de fremstilles ved at sprede en nano-størrelse thermit blanding (Al/WO3) i orthophosphorsyre. Reaktionen af aluminium med en syreopløsning giver AlPO4 "cement" i hvilke Al og WO3 nanopartikler er indlejret. I nanothermite skum spiller aluminium fosfat binder og iltningsmiddel dobbelt rolle. Denne metode kan bruges med wolfram svovltrioxid, der ikke ændres ved forberedelsesprocessen. Det kan sandsynligvis udvides til nogle oxider, der er almindeligt anvendt til fremstilling af højtydende nanothermites. WO3-baseret nanothermite skum beskrevet i denne artikel er især ufølsom over for slag og friktion, hvilket gør dem langt sikrere at håndtere end løs Al/WO3 pulver. Hurtig forbraending af disse materialer har interessante applikationer i pyrotekniske tændsatser. Deres anvendelse i detonatorer som primere kræver indarbejdelse af et sekundært sprængstof i deres sammensætning.

Matrixen aluminophosphate indeholder krystalliseret aluminium (Al) og aluminium fosfat (AlPO4). Disse faser var bekræftes ved røntgen diffraktion (figur 1). Derudover har gravimetrisk eksperimenter vist, at dette materiale også indeholder en ikke-krystallinsk del, som er amorfe alumina. I disse materialer fungerer aluminium fosfat både som bindemiddel og oxidationsmiddel. De oxiderende egenskaber af AlPO4 blev dokumenteret ved at må...

Watch this Scientific Journal Video about Nanothermite with Meringue-like Morphology: From Loose Powder to Ultra-porous Objects at JoVE.com

Nanothermite with Meringue-like Morphology: From Loose Powder to Ultra-porous Objects

Dette manuskript beskriver syntesen af brændbare aluminophosphate matricer ved reaktion mellem orthophosphorsyre (H3PO4) med aluminium nanopowder. Når denne reaktion er udført med overskydende aluminium i overværelse af wolfram trioxid nanopowder, fører det til en solid, porøs nanothermite skum.

Nanothermite med marengs-lignende morfologi: fra løs pulver til ultra-porøse objekter

The goal of the protocol described in this article is to prepare aluminothermic compositions (nanothermites) in the form of porous, monolithic objects. ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Free Radicals in Chemical Biology: from Chemical Behavior to Biomarker Development

Frie radikaler i Chemical Biology: fra Chemical adfærd til Biomarker Development

The involvement of free radicals in life sciences has constantly increased with time and has been connected to several physiological and pathological ...

Nucleoside Triphosphates - From Synthesis to Biochemical Characterization

Nucleosidtriphosphater - Fra Syntese til Biokemisk karakterisering

The  traditional strategy for the introduction of chemical functionalities is the  use of solid-phase synthesis by appending suitably modified ...

From Constructs to Crystals &#8211; Towards Structure Determination of &#946;-barrel Outer Membrane Proteins

From Constructs to Crystals ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã¢â‚¬Å“ Towards Structure Determination of ÃƒÅ½Ã‚Â²-barrel Outer Membrane Proteins

Fra konstruktioner på Crystals - Mod Structure Bestemmelse af β-tønde ydermembranproteiner

Membrane proteins serve important functions in cells such as nutrient transport, motility, signaling, survival and virulence, yet constitute only ~1% ...

X-ray Powder Diffraction in Conservation Science: Towards Routine Crystal Structure Determination of Corrosion Products on Heritage Art Objects

X-ray af pulver i Conservation Science: Mod Rutinemæssig Krystalstrukturbestemmelse af korrosionsprodukter på Heritage Art Objects

The crystal structure determination and refinement process of corrosion products on historic art objects using laboratory high-resolution X-ray powder ...

Extraction and Purification of Polyphenols from Freeze-dried Berry Powder for the Treatment of Vascular Smooth Muscle Cells In Vitro

Extraction and Purification of Polyphenols from Freeze-dried Berry Powder for the Treatment of Vascular Smooth Muscle Cells In Vitro

Ekstraktion og oprensning af polyphenoler fra frysetørret bærpulver til behandling af vaskulære glatte muskelceller<em&gt; In Vitro</em

Epidemiological studies indicate that increased flavonoid intake correlates with decreased mortality due to cardiovascular diseases (CVD) in the United ...

From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding

Fra molekyler til materialer: Engineering nye ionisk væske krystaller gennem Halogen limning

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid ...

Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness

Podning Multiwalled kulstof-nanorør med polystyren aktivere samlesæt og anisotrope Patchiness

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a ...

Combustion Chemistry of Fuels: Quantitative Speciation Data Obtained from an Atmospheric High-temperature Flow Reactor with Coupled Molecular-beam Mass Spectrometer

Forbrænding kemien for brændsler: kvantitative artsdannelse Data indhentet fra en atmosfærisk høj temperatur Flow reaktor med kombineret Molekylær-beam massespektrometer

This manuscript describes a high-temperature flow reactor experiment coupled to the powerful molecular beam mass spectrometry (MBMS) technique. This ...

Methionine Functionalized Biocompatible Block Copolymers for Targeted Plasmid DNA Delivery

Methionin Funktionaliserede biokompatible blok copolymere til målrettet plasmid DNA levering

Reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization integrates the advantages of radical polymerization and living polymerization. This ...

Analyzing Melts and Fluids from Ab Initio Molecular Dynamics Simulations with the UMD Package

Analyse af smelter og væsker fra Ab Initio Molecular Dynamics Simulations med UMD-pakken

We have developed a Python-based open-source package to analyze the results stemming from ab initio molecular-dynamics simulations of fluids. The package ...