مشخصه‌هاي سينتيك حرارتي و پارامترهاي احتراقي پيرولانت چند جزيي Nano-Al/MnO2/PTFE

Thermal Kinetics and Combustion Characteristics of a New Multicomponent Nano-Al/MnO2/PTFE Pyrolant

پيرولانت ها يك دسته مهم از مواد پرانرژي هستند كه به دليل داشتن محتواي انرژي بالا و باقي‌مانده جامد گداخته، داراي كاربردهاي گسترده نظامي و غيرنظامي مي‌باشند. پيرولانت هاي آتش زا در حالت سوخت غني و يا مازاد اكسيد كننده، مي‌توانند براي تامين انرژي مورد نياز احتراق انواع مواد هدف بكار گرفته شوند. ملزومات و ويژگي‌هاي يك پيرولانت آتش‌زا به صورت شفاف هنوز مشخص نشده است. با اين وجود داشتن محتواي انرژي بالا، پارامترهاي سينتيكي حرارتي متعارف و سرعت‌هاي سوزش متوسط از ملزومات اوليه اين تركيبات است. در اين كار تحقيقاتي براي اولين بار پيرولانت چند جزيي Al/MnO2/PTFE به عنوان يك خرج آتش‌زاي معرفي شده است. سينتيك هاي واكنش حرارتي مانند انرژي فعال‌سازي، فاكتور فركانس، دماي بحراني و دماي تجزيه خود شتابي با استفاده از كالري متري روبشي ديفرانسيلي مطالعه گرديد. همچنين خواص احتراقي مانند سرعت جبهه موج احتراق و زمان تاخير آغازش با استفاده از يك سيستم آزمايشگاهي كانال باز و تصوير برداري با دوربين سرعت بالاي پيشرفته مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه با مشاركت حدود 30% نانو ذره آلومينيوم ، دماي آغازگري و انرژي فعال سازي كاهش يافته است و موجب ايجاد رفتار احتراقي و مكانيزمي متفاوت و منحصر به فردي شده است.

Pyrolants are an important class of energetic materials having wide range of military and civilian applicationsdue to their high energy content and solid fused residues,. Pyrolant incendiaries can be either fuel rich or provide a surplus of oxidizer to facilitate combustion of a target substrate. The requirements and characteristics of an incendiary pyrolant have not been clearly identified. However, the heat of reaction, thermal kinetic data, and macroscopic combustion parameters are of the basic requirements for the formulations of these compounds. In this work, a new kind of multicomponent Al/MnO2/PTFE is introduced as an incendiary charge. The thermal reaction kinetic parameters (activation energy, frequency factor, critical temperature, and self-accelerating decomposition temperature) of pyrolants were studied by differential scanning calorimetry analysis. In addition, the macroscopic combustion behaviors (flame speed and ignition delay time) of the pyrolants were investigated by using an open burn experimental setup. Results reveal that with only 30% nano-Al content, the mixtures showed reduced ignition temperatures and produced unique reaction behavior that can be attributed to a different chemical kinetic mechanism than observed with the micron-Al particles.