سنتز نانو ذرات ميله اي α- اكسيد آهن به روش هم رسوبي جديد: بكارگيري در آتشزاي ترميتي

Synthesis of Nano-Rod α-Iron Oxide by a New Coprecipitation Method: Application in Thermite Incendiary

اكسيد آهن هماتيت يا در صنايع نظامي به عنوان جزء اصلي مخلوط هاي ترميتي، كاتاليزور نرخ سوزش پيشرانه هاي كامپوزيتي و آتشزنه هاي پيروتكنيكي مورد استفاده قرار مي گيرد. فعاليت كاتاليستي و اكسيدكنندگي اين تركيب معدني با كاهش اندازه ذرات به شدت افزايش مي يابد. در اين تحقيق، نانو ذرات اكسيد آهن هماتيت به روش هم رسوبي جديد و با بكارگيري نيترات آهن 9 آبه در محيط قليايي با pH=11 سنتز شد. براي تكميل مرحله اكسيداسيون، از آب اكسيژنه 35 درصد در مرحله پاياني استفاده شد. محصول پس از جداسازي، شستشو و خشك كردن در دماي oC 60، با روش هاي SEM، TEM، FT-IR و XRD مورد آناليز قرار گرفت. تصاوير SEM و TEM نشان داد كه محصول به شكل ميله اي با قطر متوسط nm 40 و طول nm 150 است در ادامه، اثرات بكارگيري آن در فرمولاسيون آتشزاي ترميتي بررسي شد. نتايج نشان داد كه فرمولاسيون ترميتي حاوي نانو در مقايسه با نمونه مشابه حاوي ميكرونيزه، داراي اثرات اشتعالي شديدتري است. زمان سوزش اين دو تركيب به ترتيب 3 و 4 ثانيه بوده است. ضمن اينكه قطر سوراخ ايجاد شده بر روي هدف فولادي، با بكارگيري نانو اكسيد آهن حدود 23% افزايش داشته است.

Hematite iron oxide (α-Fe2O3) is used in military industries as a main component of thermite mixtures, burning rate catalyst of composite propellants and pyrotechnic igniter systems. Catalytic and oxidation activity of this mineral combination increases strongly with reduction of particle size. In this research, nanoparticles of hematite iron oxide was synthesized by a new co-precipitation method by using iron (III) nitrate monohydrate in alkaline environment (pH=11). In order of completion of oxidation, hydrogen peroxide 35% was added in the final step. Product was analyzed by SEM, TEM, FT-IR and XRD techniques after separation and drying at 60 °C. SEM and TEM images indicated that the product is rod-shape by mean diameter of 40 nm and length of 150 nm. Afterward, this product was applied in incendiary thermite formulation. Results showed that the thermite formulation containing nano 𝐹𝑒2𝑂3 has more intense ignition effects compared to the same composition containing micronized 𝐹𝑒2𝑂3. Burning time of these formulations were 3 and 4 sec respectively. Furthermore, the hole diameter created in steel target increased about 23% by using nano-iron oxide