Предложено новое взрывчатое вещество

Поиск все более мощных взрывчатых веществ продолжается столетиями. Традиционный порох уже давно сошел со сцены, но появление компактных роботизированных средств ведения войны, в том числе и беспилотников, лишь стимулируют новые поиски. Меньшие размеры и масса боеголовок сохранят убийственную силу своих более крупных предшественников лишь благодаря новейшим достижениям химиков.

Идеальное взрывчатое вещество – это обязательно баланс между максимальной взрывчатой силой и максимальной стабильностью при хранении и транспортировке. Это еще и максимальная плотность химической энергии, минимальная цена в производстве и, желательно, экологическая безопасность. Добиться всего этого нелегко, поэтому обычно для разработок в этой области обычно берут уже зарекомендовавшие себя формулы – ТНТ, гексоген, пентрит, гексанитростильбен и т.п. – и пытаются улучшить одну из нужных характеристик без ущерба для остальных. Полностью новые соединения появляются крайне редко.

Интересным исключением из этого правила может стать гексанитрогексаазаизовюрцитан (CL-20), готовый войти в элитный список популярных взрывчатых веществ. Впервые синтезированный в Калифорнии в 1986 г. (отсюда и CL в его сокращенном названии), он содержит химическую энергию в максимально плотном виде. Пока что его промышленно производят считанные компании по цене более 1300 долларов за килограмм, однако при переходе к большим масштабам синтеза стоимость может упасть, по мнению экспертов, в 5-10 раз.

Сегодня одним из самых эффективных боевых взрывчатых веществ является октоген, который используется в пластических зарядах и цена которого составляет порядка 100 долларов за килограмм. Однако CL-20 (взгляните на иллюстрацию слева) демонстрирует заметно большую мощность: в тестах на проникающую способность сквозь стальные блоки он на 40% более эффективен. Эта мощь обеспечивается большей скоростью детонации (9660 м/с против 9100 м/с) и большей плотностью вещества (2,04 г/см3 против 1,91).

Такая невероятная сила позволяет считать, что CL-20 будет особенно полезен в применении именно с компактными боевыми системами – такими, как современные беспилотники. Однако он опасно чувствителен к ударам и сотрясениям – примерно как пентрит, соединение, наиболее чувствительное к ним из всех используемых взрывчатых веществ. Поначалу предполагалось, что CL-20 удастся использовать вместе с пластиковым связывающим компонентом (в соотношении 9:1), хотя при этом параллельно со снижением опасности детонации снижается и взрывчатая сила.

Словом, история CL-20, начавшись в 1980-х, пока что оборачивалась не слишком удачно. Однако химики не перестают экспериментировать с ним. Одним из них стал и американский профессор Адам Матцгер (Adam Matzger), под руководством которого вещество, кажется, удалось усовершенствовать до приемлемого вида. Авторы попробовали изменить у него не структуру, а форму.

Здесь стоит сказать, что если взять смесь кристаллов двух разных веществ, отдельная молекула каждого кристалла оказывается в окружении таких же, как она, соседей. Свойства смеси оказываются чем-то средним между свойствами того и другого вещества в чистом виде. Вместо этого Матцгер с коллегами попробовали метод совместной кристаллизации из общего раствора – им удалось получить молекулярные кристаллы, содержащие оба вещества одновременно: на две молекулы CL-20 приходится одна молекула октогена.

Изучив свойства этого соединения, ученые выяснили, что скорость детонации его составляет 9480 м/с – то есть, примерно посередине между скоростями для чистых CL-20 и октогена. Зато стабильность почти так же высока, как у чистого октогена (по мнению авторов, за счет формирования между двумя типами молекул дополнительных водородных связей, которые стабилизируют чувствительную молекулу CL-20). Вдобавок, плотность кристалла примерно на 20% выше, чем у октогена, что делает его еще более эффективным. Иначе говоря, такой кристалл оказывается в сравнении с октогеном существенным улучшением и весьма перспективным кандидатом на роль нового «лучшего в мире взрывчатого вещества».
Источник:http://www.golosscience.com/