Учёными ИОХ РАН разработано новое семейство высокоэнергетических компонентов ракетных топлив на основе полициклических каркасных мультинитраминовых структур

Энергоёмкие соединения представляют собой особую категорию материалов, обладающих большим количеством накопленной химической энергии, которая может высвобождаться в процессах взрывчатого превращения. Эти материалы являются ингредиентами энергетических композиций, исключительно важной областью применения которых является ракетная техника и аэрокосмические технологии. Отличной основой для создания высокоэнергетических материалов нового поколения являются «напряжённые» каркасные нитрамины. Представитель этого типа веществ – 2, 4, 6, 8, 10, 12-гексанитрогексаазаизовюртцитан (CL-20) – является одним из самых перспективных энергоёмких соединений, но он также имеет и недостатки, главный из которых – высокая чувствительность к механическим воздействиям.

Исследователи Лаборатории органического синтеза ИОХ РАН разработали методы эффективной настройки свойств CL-20 на молекулярном уровне путём развития его нитраминной структуры. В результате было синтезировано новое семейство высокоэнергетических веществ, сочетающих ковалентно связанные пентанитрогексаазаизовюрцитановый каркас и линейную алкилнитраминную цепь. Проведенные исследования показали, что введение нитраминных заместителей повышает устойчивость полинитрокаркасной структуры к внешним воздействиям. Но самое главное, при помощи бис-метилен-N-нитрамидного мостика впервые удалось объединить два структурных звена CL-20 в единую алкилнитраминную систему. Полученные материалы обладают высокой плотностью, термостойкостью и энтальпией образования. Более того, они являются наиболее нечувствительными среди известных энергоёмких производных гексаазаизовюрцитана, в несколько раз безопаснее в отношении удара/трения, чем CL-20, и заметно менее чувствительны, чем широко используемые циклические нитрамины октоген и гексоген. Сочетание замечательных свойств делает эти материалы перспективными для применения в высокоэнергетических конденсированных системах. Целевые соединения исследования обладают детонационными характеристиками на уровне самых мощных штатных взрывчатых веществ и являются высокоэффективными энергетическими компонентами для безметалльных ракетных топлив, обеспечивающими при умеренном содержании существенно более высокие значения удельного импульса, чем аналогичные составы на основе CL-20.

Источник:

Vladimir V. Parakhin, Galina V. Pokhvisneva, Tatyana V. Ternikova, Sergei V. Nikitin, Gennady A. Smirnov, Tat'yana S. Kon′kova, David B. Lempert, Alla N. Pivkina Energetic alkylnitramines-functionalized pentanitrohexaazaisowurtzitanes: towards advanced less sensitive CL-20 analogues J. Mater. Chem. A, 2022, advance article. DOI: 10.1039/D1TA08866A.