Конкурс научных работ 2013 года

Поиск путей к созданию высокоэнергетических материалов
на основе полиазотистых соединений

Зарко В.Е.

Обзор посвящен вопросам экспериментальных и теоретических исследований в области химии полиазотистых соединений.В этой области активно ведутся работы за рубежом и очень мало представлены работы в российской науке.

Полиазотистые соединения (содержащие только атомы азота) выступают в качестве перспективных кандидатов на роль высокоэнергетических материалов, могущих найти применение в реактивной технике. Высокое содержание энергии в них обусловлено значительной разницей энергии связей атомов азота. В частности, молекулярный азот (N₂) характеризуется уникально прочной тройной связью (229 ккал/моль), тогда как энергия одиночной связи составляет лишь 38.4 ккал/моль. По теоретическим оценкам импульс реактивной силы при использовании полиазотистых соединений может достичь величины 350-500 с; при этом плотность вещества может находиться в пределах 2,0-3,9 г/см³. Рекордные значения удельного импульса может дать использование односвязного полимерного азота в кристаллической форме ( гош-структура). Такой твердый азот имеет расчетную плотность 3.9 г/см³ и теплоту образования 290 ккал/моль (4970 кал/г) [6], что обеспечивает теоретическую величину удельного импульса Iуд = 510 -513 с при температуре в камере ≈ 8540 К.

Обзор построен следующим образом: вначале приведена справка об истории открытий в области полиазотистых соединений, далее изложены результаты теоретических исследований и экспериментальных работ по синтезу новых материалов. В конце обзора дана краткая сводка основных достижений в области исследования ПАС на сегодняшний день. Подчеркнуто, что успехи в проведении синтеза новых полиазотистых соединений в значительной мере зависят от развития теоретических методов исследования их свойств, и в этом направлении интенсивно работают многочисленные группы исследователей во всем мире. Полученные ими результаты создают надежную основу для целенаправленного поиска путей синтеза новых соединений.

Материалы обзора были включены в курсы лекций по теории горения, прочитанные в 2011 г. в Томском госуниверситете и в Казахском национальном университете им. Аль Фараби.

Список публикаций.

1. Зарко В.Е. Поиск путей к созданию высокоэнергетических материалов на основе полиазотистых соединений. // Физика горения и взрыва, т.46, №2, с. 1-14, 2010
2. V. E. Zarko, Searching for Ways to Create Energetic Materials Based on Polynitrogen Compounds (review) // Combustion, Explosion, and Shock Waves, Vol. 46, No. 2, pp. 121–131, 2010.