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.
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.
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.
