Thermites sind eine Klasse von Materialien, die bekannt für die Produktion von schillernden Pyrotechnik in der high school Chemie Klassen, und Sie sind in allen Arten von realen Anwendungen. Aber diese Reaktionen sind sehr unberechenbar, die Freigabe einer Menge von Energie, die alle wohl oder übel. Forscher am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) herausgefunden haben, wie die Verwendung der 3D-Druck ausüben genauere Kontrolle über solche Materialien, beschreibt Ihre Arbeit in einem neuen Papier in Advanced Materials.
“Die große Nachricht hier zeigen wir, 3D-Druck kann verwendet werden, um den dynamischen Verhalten von Materialien,” führt der Autor Kyle Sullivan sagte in einer Erklärung. “Es ist eine sehr vielversprechende vorwärts zu bewegen.”
Schon 1893, ein deutscher Chemiker Hans Goldschmidt wurde nach wegen suchen, um sehr Reine Metalle. Das ist, wenn er gefunden, dass eine Kombination von, sagen wir, Eisenoxid und Aluminium gibt Anlass zu stark lokalisierte Wärme (eine so genannte exotherme Reaktion) — drei mal heißer als lava. Es ist allgemein bekannt als die Thermit-Reaktion, und Goldschmidt hielt die erste patent, verliehen im Jahr 1895. Die beliebte science-Klasse-version des Experiments verwendet heute Rampen, die sich für mehr ins Auge fallenden Pyrotechnik:
Goldschmidt Entdeckung erwies sich als besonders nützlich für das Schweißen zusammen, die Gleise für die Straßenbahn in der Stadt Essen im Jahre 1899. Es ist noch in der thermischen Schweißen von Schienen, die Reparatur der Achse frames von Lokomotiven in-situ-und Metallveredelung, da es keine Notwendigkeit, eine Menge von komplizierten schwere Ausrüstung. Gerade den Fokus der intensiven Hitze produziert von der Thermit-Reaktion auf was auch immer Stelle muss Schweiß-und voila!
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In diesen Tagen gibt es eine ganze Klasse von reaktiven composite-Materialien, gefunden in Auto-Airbags, – Ejektor Sitze, und Feuerwerk. Das US-Militär ist vor allem daran interessiert, solche Materialien, da Sie im wesentlichen composites zwei nonexplosive Feststoffe, die nicht chemisch reagieren, bis Sie “angeregt” in irgendeiner Weise — durch die Beleuchtung eine Sicherung, Verwaltung und einen elektrischen Schock, zappen Sie mit einem laser, oder nur darum, Sie unter starkem Druck. Dann bekommst du eine explosive Freisetzung von Energie. Also Waffen mit diesen Arten von Materialien — kleine Bomben und Handgranaten, zum Beispiel füge viel mehr Schaden. (Brandbomben gemacht mit Thermit waren beliebt bei den deutschen und Alliierten Truppen während des zweiten Weltkrieges.)
In der Vergangenheit haben Wissenschaftler versucht zu üben mehr Kontrolle über das Verhalten von Thermit durch die Veränderung der chemischen Formulierung, oder mit kleineren Partikeln. Die LLNL Forscher fanden heraus, Sie könnte erreichen viel mehr Kontrolle durch die Schaffung von reaktiven material Architekturen (RMAs) von Grund auf, mit direkten Tinte schreiben.
Zuerst benutzten Sie, dass der 3D-Druck-Prozess leitfähigen Elektroden organisiert, die in einer bestimmten geometrie, beschichtet und dann die Oberfläche mit einem film aus der winzigen Thermit-Nanopartikel. “Traditionelle thermites zufällig sind Mischungen von Materialien,” LLNL Materialien Wissenschaftler Eric Duoss sagte in der Pressemitteilung. Die Beschichtung ermöglicht es Ihnen, passen Sie die genaue Mischung und Menge aller verwendeten Materialien bis hin zu den Nanobereich.
Die LLNL Forscher fanden heraus, Sie könnten die Kontrolle der Freisetzung von Energie viel besser, nur durch eine änderung der geometrie der Mikro-Architektur. Sie experimentierten mit verschiedenen Architekturen — Wohnungen, Hürden und-Kanäle — und werde weiter testen Ihre Methode mit komplizierter Strukturen wie die Gitter.
Referenz:
Sullivan, Kyle T. et al. (2015) “Controlling material Reaktivität mit Architektur,”Advanced Materials”. Online veröffentlicht am Dezember 16, 2015.
[Über Lawrence Livermore National Laboratory]
Bilder: Julie Russell/Eric Duoss, LLNL.