Molekulárne perovskity priťahujú veľkú pozornosť pre vysoko výkonné solárne články, fotodetektory a feroelektrické materiály. Tento druh materiálu je v poslednej dobe veľmi horúci. "Čo ešte môže urobiť molekulárny perovskit, mysleli sme a skúmali." ktorú zaviedli Profs. Wei-Xiong Zhang a Xiao-Ming Chen z univerzity Sun Yat-Sen v Číne, ktorých skupina nedávno uviedla nový druh vysokoenergetických materiálov vyrobených anorganicko-organickými perovskitmi, publikovaný na Science China Materials, 2018, doi: 10.1007 / s40843-017-9219-9.

"Ako najjednoduchšia štruktúra s vysokou symetriou pre trojzložkové zlúčeniny je perovskitová štruktúra veľmi očarujúca." povedal profesor Zhang. Molekulárne perovskity topologicky napodobňujú štruktúru anorganických perovskitov, ale majú aspoň jednu molekulárnu zložku.

"Veríme, že rozmanité molekulárne zložky im umožnia usporiadať veľa zaujímavých javov a funkcií, ktoré čakajú na objavovanie. V minulom roku sme navrhli molekulárny perovskit, ktorý by hostil nový feroelektrický mechanizmus prepínania dlhopisov a tentokrát sme zistili, molekulárne perovskity by mohli byť jedným druhom vynikajúcich energetických materiálov. "

"V porovnaní s tradičnou stratégiou, že oxidizátor a palivové skupiny sú kombinované do jedinej molekuly, používame perovskitovú štruktúru na začlenenie molekulárneho oxidačného činidla a zložiek paliva do ternárneho kryštálu pre nové energetické materiály s vysokým výkonom, vysokou stabilitou a nízkymi nákladmi." povedal profesor Zhang.

Keďže čierny prášok, prvý známy výbuch, objavil staroveký čínsky človek v siedmom storočí, ľudia neprestávajú nájsť silnejšie, stabilnejšie, spoľahlivé a lacnejšie energetické materiály pre vojenské zariadenia a civilný priemysel.

Hoci sa ich výbušné výkony zvyšujú so zvyšujúcim sa počtom nitroskupín a štruktúrnym napätím uhlíkového skeletu, klasické organické energetické zlúčeniny, ako je trinitrotoluén (TNT), tetranitrát pentaerytritolu (PETN), cyklotrimetylén trinitramín (RDX), cyklotetrametyléntetranitramín HMX), hexanitrohexaazaizovurtzitán (CL-20) a oktanitrokubán (ONC), sa vo všeobecnosti stávajú čoraz nestabilnejšími, citlivejšími a nákladnejšími ako generácia.

"Je frustrovaný, že najlepšou praktickou výbušnou látkou je HMX, vynájdená počas druhej svetovej vojny, a to aj napriek strednému výkonu a nákladom." povedal profesor Chen.

"Perovskitová štruktúra umožňuje, aby každý palivový katión bol tesne obklopený dvanástimi oxidačnými aniónmi a každý oxidačný anión obklopený štyrmi palivovými katiónmi. Toto kompaktné a alternatívne usporiadanie palivových a oxidačných zložiek v správnom pomere je nevyhnutné na dosiahnutie dostatočného spaľovania v veľmi vysokom objeme, krátka doba a potom rýchla detonácia.
Navyše sme zistili, že perovskitová štruktúra vedie k zjavnému štrukturálnemu napätiu v klietke, ktorej veľkosť sa takmer nezmenila ionty alkalických kovov s rôznou veľkosťou, čo naznačuje, že organické katióny v klietke majú sterický účinok na aniónové štruktúry." vysvetlil Zhang.

Na základe výpočtu profesionálnym softvérom EXPLO5 sa zlepšujú výbušné výkony, ako napríklad detonačné teplo, detonačná rýchlosť, detonačný tlak.

"Okrem klasického vysvetlenia, že uvoľňovanie energie je spôsobené rozlomením a rekombináciou chemických väzieb počas denotácie, uvoľnenie štrukturálneho napätia v rámcoch tiež významne prispieva k výbušným výkonom." zdôraznil Zhang.

"Perovskitová štruktúra je priaznivá pre stabilitu." dodal Zhang, "Nové výbušné materiály majú skôr vysokú tepelnú stabilitu a nízku citlivosť na nárazy, čo je dobré pre ich skladovanie a prepravu."

Zhang strategicky zdôraznil, že "odlišný od tradičného dizajnu so zameraním na intra-molekulárne funkčné skupiny, zdôrazňujeme intermolekulárnu zostavu v špecifikovanom kryštáli." Ako povedal, lacné palivo a oxidant sú integrované do vysoko symetrických ternárnych kryštálov. "Molekulárne zložky s vhodným tvarom a veľkosťou sa môžu do takejto trojzložkovej kryštálovej štruktúry prispôsobiť, aby optimalizovali kyslíkovú rovnováhu, kryštálovú hustotu atď." Očakávajú sa lepšie výbušné výkony, "povedal Zhang a Chen.

Molecular perovskite high-energetic materials

Molekulárne perovskitové vysokoenergetické materiály

Doplnkový materiál je k dispozícii https://doi.org/10.1007/s40843-017-9219-9

Táto práca bola podporovaná Národnou nadáciou pre prírodné vedy v Číne (21290173 a 21722107).

Stiahnuť Chen, SL., Yang, ZR., Wang, BJ. et al. Sci. Čína Mater. (2018). https://doi.org/10.1007/s40843-017-9219-9

solardayly/