Thermites sont une classe de matériaux connus pour produire éblouissante pyrotechniques à l’école secondaire les cours de chimie, et elles sont utilisées dans toutes sortes d’applications du monde réel. Mais ces réactions sont imprévisibles, libérant beaucoup d’énergie à bon gré mal gré. Les scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ont compris comment utiliser l’impression 3D pour exercer un contrôle plus précis de ces documents, en décrivant leur travail dans un nouveau papier dans les Matériaux Avancés.
“Le grand message ici c’est que nous sommes en train de montrer à l’impression 3D peut être utilisé pour modifier le comportement dynamique des matériaux,” l’auteur principal de l’Kyle Sullivan a déclaré dans un communiqué. “C’est une très prometteur aller de l’avant.”
De retour en 1893, un chimiste allemand nommé Hans Goldschmidt est à la recherche des moyens pour faire très métaux à l’état pur. C’est quand il a découvert que la combinaison de, de la dire, de l’oxyde de fer et de l’aluminium donne lieu à de très localisée de la chaleur (un soi-disant réaction exothermique) — trois fois plus chaud que de la lave en fusion. Il est plus communément connu comme la réaction aluminothermique, et Goldschmidt a tenu le premier brevet, accordé en 1895. La science populaire version de la classe de l’expérience, aujourd’hui, des rampes pour plus eye-popping pyrotechnie:
Goldschmidt découverte s’est avéré particulièrement utile pour souder ensemble les pistes pour un tramway dans la ville de Essen en 1899. Il est encore utilisé dans thermique de soudage de rails de chemin de fer, la réparation de l’essieu images de locomotives in situ, et de l’affinage des métaux, car il n’y a pas besoin de beaucoup de la complexité de l’équipement lourd. Suffit de se concentrer la chaleur intense produite par la réaction aluminothermique sur quelque endroit besoins de soudure et le tour est joué!
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Ces jours il y a toute une classe de dérivés réactifs de matériaux composites, a trouvé dans la voiture des sacs d’air, de l’éjecteur de sièges, et des feux d’artifice. L’armée AMÉRICAINE est particulièrement intéressé à ces matériaux car ils sont essentiellement des composites de deux nonexplosive solides qui ne réagissent pas chimiquement jusqu’à ce qu’ils sont “stimulé” d’une certaine façon par l’éclairage d’un fusible, d’administrer un choc électrique, un zapping avec un laser, ou tout simplement de les mettre sous pression. Ensuite, vous obtenez une libération d’énergie explosive. Afin d’armes à l’aide de ces sortes de matières, de petites bombes ou grenades à main, par exemple — infliger beaucoup plus de dégâts. (Bombes incendiaires faites avec aluminothermique ont été populaire auprès des allemands et des forces Alliées pendant la seconde Guerre Mondiale.)
Dans le passé, les scientifiques ont essayé d’exercer plus de contrôle sur le comportement de refoulement par la modification de la composition chimique du produit, ou de l’utilisation de particules plus petites. Le LLNL les chercheurs ont constaté qu’ils pourraient atteindre beaucoup plus de contrôle par la création de réactif architectures matérielles (RMAs) à partir de zéro, à l’aide directe de l’encre de l’écriture.
D’abord ils ont utilisé que le processus d’impression en 3D pour faire des électrodes conductrices organisé dans une géométrie particulière, et ensuite recouvert la surface avec un film constitué de minuscules aluminothermique de nanoparticules. “Traditionnels thermites sont aléatoires mélanges de matières,” LLNL matériel scientifique Eric Duoss a déclaré dans le communiqué de presse. Le processus de revêtement, permet d’adapter la combinaison exacte et le montant de toutes les matières utilisées jusqu’à l’échelle nanométrique.
Le LLNL les chercheurs ont constaté qu’ils pouvaient contrôler la libération d’énergie beaucoup mieux juste en modifiant la géométrie de la micro-architecture. Ils ont expérimenté avec différentes architectures des appartements, des obstacles, et des canaux et serez à côté de tester leur méthode à l’aide de structures plus complexes comme les grilles.
Référence:
Sullivan, Kyle T. et coll. (2015) “le Contrôle matériel de la réactivité à l’aide de l’architecture, de”Matériaux de pointe. Publié en ligne le 16 décembre 2015.
[Via Lawrence Livermore National Laboratory]
Images: Julie Russell/Eric Duoss, LLNL.