lunes, 16 de diciembre de 2013

Descubren como responden los explosivos a las ondas de choque

Investigadores del Lawrence Livermore National Laboratory han combinado medidas experimentales ultrarápidas resueltas en el tiempo con la teoría para revelar cómo un explosivo responde a una onda de alto impacto.

El trabajo implica avances tanto en ondas de choque ultrarrápidas experimentales como en técnicas de simulación de dinámica de moléculas, y la combinación de experimento y simulación es un hito en la comprensión de la iniciación química y la detonación.

Cuando un material energético es golpeado fuertemente y lo suficientemente rápido, explotará. Lo que ocurre entre el momento del impacto inicial y el tiempo en que tiene lugar la explosión sigue siendo un asunto de intenso estudio. El peróxido de hidrógeno, compuesto por un enlace oxígeno-oxígeno y dos enlaces oxígeno-hidrógeno dentro de una red de enlaces de hidrógeno que da la oportunidad de estudiar un proceso muy complejo usando un líquido molecular relativamente simple. También se sabe que los productos finales de la reacción serán también simples: tan solo oxígeno y agua.

El equipo de Livermore ha demostrado que 50 trillonésimas de segundo (50 picosegundos) después de que el peróxido fuese golpeado, empezó a desgarrarse. Los enlaces químicos se rompieron completamente a los 100 picosegundos. La temperatura se incrementó a más de 1,500 º C y la onda de presión explosiva ejerció una presión de más de 200.000 atmósferas.

El experimento usó un ráfaga muy pequeña de energía láser para bombardear una película de aluminio de 0.001 milímetros de grosor que estába en contacto con el peróxido. Midieron la velocidad de la onda de choque a medida que viajaba a través del fluido usando una técnica llamada interferometría óptica. En el umbral de iniciación, fueron capaces de observar directamente un salto significativo en la velocidad de choque, indicando que habían iniciado mecánicamente reacciones químicas en la muestra.

Con la ayuda de medidas adicionales de la velocidad del sonida a alta presión, el equipo de investigación además fue capaz de calcular la cantidad de reacción química observada en los experimentos de onda de choque ultrarrápida fueron aproximadamente el 50%. Los investigadores enfatizaron que la colaboración entre experimentalistas y teóricos ha sido la clave que ha permitido una mejor comprensión de la iniciación química inducida por onda de choque.

Via llnl

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