Фосфорное легирование стабилизирует высокоэнергетический полимерный азот

В журнале Matter and Radiation at Extremes опубликовано исследование, выполненное группой во главе с профессором Ван Сяньлуном из Хэфэйского института физических наук Академии Наук Китая, направленное на разработку материалов с исключительно высоким энергетическим запасом, основанных на участии исключительно одинарных связей N–N.
Фосфорное легирование стабилизирует высокоэнергетический полимерный азот
Изображение носит иллюстративный характер

В работе рассматриваются два типа полимерного азота: кубический gauche азот (cg-N) с алмазоподобной структурой и полимерный азот с черной фосфорной структурой (BP-N). Оба материала обладают высокой энергией, однако синтезированные при высоких давлениях образцы не сохраняются при нормальном атмосферном давлении, что создает серьезную проблему для дальнейшего применения.

Нестабильность cg-N при низком давлении связана с нарушением стабильности поверхности, что приводит к разрушению его структуры. В отличие от него, BP-N характеризуется тенденцией распада внутренней объемной структуры на цепочки азота при снижении давления.

Легирование фосфором оказывается эффективным методом стабилизации BP-N при 0 GPa. Присутствие фосфорных атомов подавляет декомпозицию материала, обеспечивая динамическую устойчивость за счет формирования N–P дипольных взаимодействий, что принципиально отличается от механизмов поверхностной нестабильности cg-N.

Проведенные расчеты позволили определить оптимальную концентрацию легирующего фосфора в BP-N, а также оценить его детонационные характеристики. Точные вычисления демонстрируют, что формирование N–P диполей способствует сохранению энергетических свойств и структурной целостности материала.

Методика легирования открывает возможности для синтеза BP-N при атмосферном давлении, что может стать решающим шагом в направлении масштабного производства высокоэнергетических материалов для применения в энергетике и материаловедении.

Лабораторные данные и симуляционные расчеты подтверждают, что легированный BP-N обладает значительной динамической стабильностью, благодаря чему удается предотвратить его распад на азотные цепочки в объемной структуре при низких давлениях.

Исследование, проведенное в Хэфэйском институте физических наук под руководством профессора Ван Сяньлунга, демонстрирует значительный потенциал применения фосфорного легирования для получения стабильного высокоэнергетического полимерного азота, что может положительно сказаться на будущем развитии материалов с экстремальными энергетическими свойствами.


Новое на сайте

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка