p Pesquisadores do Exército dos EUA e de universidades importantes descobriram uma nova maneira de obter mais energia de materiais energéticos que contêm alumínio, comum em sistemas de campo de batalha, por ignição de pós de mícrons de alumínio revestidos com óxido de grafeno. p Essa descoberta coincide com uma das prioridades de modernização do Exército:os fogos de precisão de longo alcance. Esta pesquisa pode levar a um melhor desempenho energético de pós de metal como ingredientes propelentes / explosivos nas munições do Exército.

p Elogiado como um material milagroso, o grafeno é considerado o material mais forte e leve do mundo. É também o mais condutor e transparente, e caro para produzir. Suas aplicações são muitas, estendendo-se para a eletrônica, habilitando laptops com tela sensível ao toque, por exemplo, com diodo emissor de luz, ou LCD, ou em diodo orgânico emissor de luz, ou displays OLED e medicamentos como sequenciamento de DNA. Ao oxidar o grafite é mais barato produzir em massa. O resultado:óxido de grafeno (GO).

p Embora GO seja um material bidimensional popular que atraiu intenso interesse em várias disciplinas e aplicações de materiais, esta descoberta explora GO como um aditivo de peso leve eficaz para aplicações energéticas práticas usando pós de alumínio de tamanho mícron (μAl), ou seja, partículas de alumínio com um milionésimo de metro de diâmetro.

p A equipe de pesquisa publicou suas descobertas na edição de outubro do ACS Nano com a colaboração do Laboratório de Pesquisa RDECOM, o laboratório de pesquisa corporativa do Exército (ARL), Universidade de Stanford, Universidade do Sul da California, Instituto de Tecnologia de Massachusetts e Laboratório Nacional de Argonne.

p Este novo trabalho publicado sinaliza um início na ARL para o desenvolvimento de partículas funcionalizadas como novas energias sob vários novos programas alavancados liderados pelos drs. Chi-Chin Wu e Jennifer Gottfried. ARL está liderando esforços científicos conjuntos com a Universidade do Tennessee, Texas Tech University, Pesquisa do Exército, Centro de Desenvolvimento e Engenharia em Picatinny, N.J., e com o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea estabelecendo uma nova avenida de pesquisa para desenvolver novos ingredientes explosivos / propulsores de metal para proteger mais vidas para os combatentes do Exército.

p "Como o alumínio (Al) pode teoricamente liberar uma grande quantidade de calor (até 31 quilojoules por grama) e é relativamente barato devido à sua abundância natural, Os pós μ têm sido amplamente utilizados em aplicações energéticas, "disse Wu. No entanto, eles são muito difíceis de serem acesos por uma lâmpada de flash óptico devido à má absorção de luz. Para melhorar a absorção de luz de mAl durante a ignição, é frequentemente misturado com óxidos metálicos pesados ​​que diminuem o desempenho energético, "Wu disse.

p Pós de Al de tamanho nanométrico (ou seja, um bilionésimo de metro de diâmetro) pode ser inflamado mais facilmente por uma lâmpada de flash óptico de área ampla para liberar calor a uma taxa muito mais rápida do que pode ser alcançado usando métodos convencionais de ponto único, como a ignição por fio quente. Infelizmente, os pós de Al de tamanho nanométrico são muito caros.

p A equipe demonstrou o valor dos compósitos μAl / GO como potenciais ingredientes propelentes / explosivos por meio de um esforço de pesquisa colaborativa liderado pelo professor Xiaolin Zheng na Universidade de Stanford e apoiado pelo Dr. Chi-Chin Wu da ARL e Dra. Jennifer Gottfried. Esta pesquisa demonstrou que o GO pode permitir a ignição eficiente de μAl por meio de uma lâmpada de flash óptico, liberando mais energia em uma taxa mais rápida, melhorando significativamente o desempenho energético de μAl além do pó de Al de tamanho nanométrico mais caro. A equipe também descobriu que a ignição e a combustão de pós μAl podem ser controladas variando o conteúdo de GO para atingir a saída de energia desejada.

p Imagens que mostram a estrutura das partículas compostas μAl / GO foram obtidas por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (TEM) realizada por Wu, um pesquisador de materiais que lidera a pesquisa de plasma para o Ramo de Ciência de Materiais Energéticos na Divisão de Letalidade da Diretoria de Pesquisa de Armas e Materiais da ARL. "É empolgante ver com nossos próprios olhos, por meio de microscopia avançada, como o TEM, como um processo de mistura mecânica simples pode ser usado para envolver bem as partículas μAl em uma folha GO, "disse Wu.

p Além de demonstrar os efeitos de combustão aprimorados do aquecimento da lâmpada de flash óptico dos compostos μAl / GO pelo grupo de Stanford, Gottfried, um cientista físico da ARL, demonstraram que o GO aumentou a quantidade de μAl reagindo na escala de tempo de microssegundos, ou seja, um milionésimo de segundo, um regime análogo à liberação de energia explosiva durante um evento de detonação. Após o início do compósito μAl / GO com um laser pulsado usando uma técnica chamada choque de ar induzido por laser de materiais energéticos (LASEM), as reações exotérmicas do µAl / GO aceleraram a velocidade de choque induzida por laser resultante além daquela de µAl puro ou GO puro. De acordo com Gottfried, "o composto μAl / GO, portanto, tem o potencial de aumentar o poder explosivo das formulações militares, além de aumentar os efeitos de combustão ou explosão. "Como resultado, this discovery could be used to improve the range and/or lethality of existing weapons systems.