پیش‌بینی عملکرد انفجاری نانوکامپوزیت rdx+al+zn0.5co0.5fe2o4 با استفاده از شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی واکنشی

نانوترمیت‌ها به دلیل سرعت واکنش سریع، راندمان آزادسازی انرژی و عملکرد انفجاری به بسیار بالا، موضوع امیدوارکننده‌ای در صنعت هستند. اکسیدهای تک‌فلزی به‌عنوان اکسیدان‌های نانوترمیت به‌طور گسترده‌ای بررسی شدند، اما این مواد با اجزای اسیدی پیشرانه‌های جامد سازگاری کمی دارند که این موضوع نیاز به جایگزین‌های بهتر را آشکار می‌کند. در مقایسه با اکسیدهای تک‌فلزی، اکسیدهای فلزی کامپوزیتی دارای خواص منحصربه‌فرد خاصی شامل ساختارهای فضایی ویژه، مقاومت در مقابل محیط اسیدی و بازی، نقص شبکه فراوان، عملکرد کاتالیزوری فوق‌العاده و آزادسازی گرمای بالا در واکنش ترمیتی هستند که این ویژگی‌ها ممکن است اثرات قابل‌ملاحظه‌ای بر عملکرد احتراقی مواد نانوکامپوزیت‌های پرانرژی داشته باشند. هدف اصلی در این پژوهش، بررسی اثرات نانوترمیت al+zn0.5co0.5fe2o4 برای اولین‌بار بر خواص ترکیب هگزوژن (rdx) است. بنابراین، در این پژوهش با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی تاثیر نانوترمیت al+zn0.5co0.5fe2o4 بر خواص انفجاری ترکیب rdx به‌عنوان یکی از رایج‌ترین مواد پرانرژی، بر اساس میدان نیروی واکنشی، بررسی شده است. نتایج نشان دادند که حضور نانوترمیت al+zn0.5co0.5fe2o4 به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای انرژی فعال‌سازی، فشار انفجار و سرعت انفجار ترکیب rdx را کاهش می‌دهد، زیرا نانوترمیت al+zn0.5co0.5fe2o4 به تشکیل کمتر محصولات گازی، منجر می‌شود. بااین‌وجود، دمای انفجار نانوکامپوزیت rdx+al+zn0.5co0.5fe2o4 نسبت به ترکیب rdx خالص به‌دلیل آزادسازی انرژی بالا هنگام تشکیل محصولات نانوترمیت al+zn0.5co0.5fe2o4، بالاتر است. پارامترهای انرژی فعال‌سازی، فشار انفجار، دمای انفجار و سرعت انفجار به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی برای ترکیب rdx خالص از مقادیر kj/mol 100.76، gpa 28.94، k 2723.62 و m/s 7560.16 به‌ترتیب برای نانوکامپوزیت rdx+al+zn0.5co0.5fe2o4 به مقادیر kj/mol 65.50، gpa 27.14، m/s 7389.74 و k 3138.51 تغییر می­ کنند.

detonation performance of rdx+al+zn0.5co0.5fe2o4 nanocomposite predicted from reactive molecular dynamics simulations

nanothermites have a promising study in industry due to their fast reaction rate, high energy release efficiency, and significantly enhanced detonation performance. single-metal oxides have been extensively considered as nanothermite oxidants but are poorly compatible with the acidic components of solid propellants, which highlights the need for better alternatives. compared with single-metal oxides, composite metal oxides feature certain unique properties including special spatial structures, acid/base resistance, abundant lattice defects, outstanding catalytic performance, and high heat release in the thermite reaction that may have unexpected effects on the performance of the related energetic nanocomposites. the main goal of this work is investigated al+zn0.5co0.5fe2o4 nanothermite effects on the properties of rdx, for the first time. thus, in this study explore the influence of al+zn0.5co0.5fe2o4 nanothermite on the detonation properties of hexogen (rdx) which is one of the most common energetic materials based on reactive force field molecular dynamics simulation.  the results showed that, the presence of al+zn0.5co0.5fe2o4 nanothermite significantly reduces the activation energy, detonation pressure, and detonation velocity rdx because it is leading to less gas products formation. however, the detonation temperature for rdx+al+zn0.5co0.5fe2o4 nanocomposite is higher than that for pure rdx because of high energy release while forming al+zn0.5co0.5fe2o4 nanothermite products. the activation energy, detonation pressure, detonation velocity, and detonation temperature obtained from the molecular dynamic simulation for the pure rdx changed from  100.76 kj/mol, 28.94 gpa, 7560.16 m/s, and 2723.62 k to 65.50 kj/mol, 27.14 gpa, 3138.51, and 7389.74 m/s for the rdx+al+zn0.5co0.5fe2o4 nanocomposite, respectively.