WebTech Rodos: Χημικοί στο University at Albany, SUNY, ανακοινώνουν την παρασκευή ενός νέου, υψηλής ενεργειακής πυκνότητας υλικού που υπόσχεται να αλλάξει τους όρους στον χώρο των πυραυλικών προωθητικών. Το διβορίδιο του μαγγανίου (MnB2) απελευθερώνει κατά την ανάφλεξη σημαντικά περισσότερη ενέργεια ανά μονάδα όγκου σε σχέση με το αλουμίνιο που χρησιμοποιείται σήμερα στους στερεούς πυραυλικούς επιταχυντές, δηλαδή περίπου 150% περισσότερη ενέργεια κατ’ όγκο, ενώ παραμένει σταθερό και ασφαλές μέχρι να ενεργοποιηθεί από μια ανάφλεξη όπως η κηροζίνη. Η ερευνητική ομάδα υπό τον Michael Yeung δημοσίευσε τα αποτελέσματα στο Journal of the American Chemical Society και προβάλλει δύο βασικά οφέλη: μικρότερη μάζα και όγκος καυσίμου για την ίδια απόδοση και μεγαλύτερος διαθέσιμος χώρος για χρήσιμα φορτία ή εξοπλισμό. Όπως τονίζει ο Yeung, σε μια αποστολή στο Διάστημα κάθε εκατοστό και κάθε γραμμάριο μετράει, επομένως, το νέο υλικό θα μπορούσε να απελευθερώσει χώρο για επιστημονικά όργανα, δείγματα και εφόδια, καθώς και να βελτιώσει την αποδοτικότητα στην επιστροφή δειγμάτων στη Γη.
Το MnB2 προέκυψε μέσα από μια μακρά προσπάθεια να παραχθούν και να μελετηθούν σύνθετα διβορίδια που μελετώνται θεωρητικά πολλά χρόνια. Ερευνητές όπως ο PhD student Joseph Doane εξηγούν πως τα διβορίδια τράβηξαν το ενδιαφέρον από τη δεκαετία του 1960, αλλά η πρακτική σύνθεσή τους παρέμενε πρόκληση. Η επιτυχής παρασκευή καθαρού διβοριδίου του μαγγανίου αποτελεί από μόνη της ένα τεχνολογικό επίτευγμα και πλέον επιτρέπει πειραματική διερεύνηση των ιδιοτήτων του. Η παραγωγή του MnB2 απαιτεί ακραία θερμότητα: οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια καμπύλη τήξης, όπου συμπιεσμένη σκόνη μολύβδου και βορίου ψήνεται υπό πίεση και εκτίθεται σε ένα πυκνό ηλεκτρικό τόξο που ανεβάζει τη θερμοκρασία μέχρι και περίπου 3.000°C. Το λιωμένο υλικό ψύχεται στη συνέχεια γρήγορα ώστε να «κλειδώσει» μια ασυνήθιστη, τεταμένη ατομική δομή. Σε ατομικό επίπεδο αυτό δημιουργεί ένα υπερφορτωμένο δεσμό γύρω από το κεντρικό άτομο μαγγανίου (μια διάταξη που οι ερευνητές παρομοιάζουν με συσπειρωμένο ελατήριο) με την αποθηκευμένη ενέργεια να απελευθερώνεται κατά την ανάφλεξη. Η ομάδα συνδύασε εργαστηριακά πειράματα με υπολογιστικά μοντέλα: ο Gregory John, σε συνεργασία με τον Alan Chen, δημιούργησε προσομοιώσεις που αποκάλυψαν μια λεπτή ασυμμετρία στη δομή, μια παραμόρφωση των εξαγωνικών πλεγμάτων που αποθηκεύει ενέργεια. Η εικόνα που περιγράφουν μοιάζει με τομή ενός παγωτού, όπου τα εξωτερικά «μπισκότα» είναι πλέγματα εξαγώνων, αλλά όχι τέλεια συμμετρικά. Αυτή η παραμόρφωση είναι το θεμέλιο της υψηλής ενεργειακής δυναμικής του υλικού. Ο Yeung την παρομοιάζει με ένα τεντωμένο τραμπολίνο: όταν είναι στρεσαρισμένο, αποθηκεύει ενέργεια που απελευθερώνεται όταν αφαιρεθεί το βάρος. Παρά το υψηλό ενεργειακό δυναμικό, οι ερευνητές επισημαίνουν ότι το MnB2 είναι ιδιαίτερα ασφαλές, καθώς παραμένει χημικά σταθερό υπό κανονικές συνθήκες και απαιτεί συγκεκριμένα μέσα ανάφλεξης για να καίει. Αυτό το στοιχείο το καθιστά ελκυστικό για εφαρμογές προώθησης όπου η σταθερότητα υπό αποθήκευση και μεταφορά είναι κρίσιμη. Η σημασία της ανακάλυψης δεν περιορίζεται στη διαστημική προώθηση. Το ιδιαίτερο πλέγμα του MnB2 και οι ιδιότητες που του χαρίζει έχουν ήδη επιδείξει πολλαπλές δυνατότητες, από πιο ανθεκτικούς καταλυτικούς μετατροπείς για αυτοκίνητα μέχρι καταλύτες που βοηθούν τη διάσπαση πλαστικών. Όπως επισημαίνει ο Alan Chen, η δημιουργία νέων χημικών ενώσεων ανοίγει την πόρτα σε υλικά με «ακραίες» ιδιότητες που δεν υπάρχουν μεταξύ των παραδοσιακών ουσιών. [via]
πηγή: techblog.gr
