Pesquisa experimental sobre detecção de bombas de dispositivos a laser de alta intensidade inaugura um progresso importante!

É bem sabido que a cinética da reação de materiais que contêm energia é um fator chave na determinação das propriedades e segurança da explosão, mas a complexidade do processo de reação e a falta de meios experimentais continuam a ser um desafio chave para a pesquisa experimental e modelagem fina. A fim de prever com precisão as propriedades de detonação e segurança dos materiais que contêm energia, é crucial esclarecer os seus mecanismos de reação e processos cinéticos.
Experimentos de bomba-sonda em grandes dispositivos a laser, por outro lado, fornecem uma variedade de combinações flexíveis de carga e sonda para estudar a cinética de reação e os processos cinéticos de altos explosivos em uma grande escala espacial e temporal.
Em uma revisão recente publicada na Energetic Materials Frontiers, um grupo de pesquisadores da China descreveu a pesquisa, métodos experimentais avançados de sonda de bomba e avanços em grandes dispositivos a laser.
Entre as descobertas, a equipe de cientistas apresenta resultados preliminares sobre explosões hiperpropulsionadas, imagens dinâmicas de flyer, difração de raios X de explosivos dinâmicos e dinâmica de estados excitados. Além disso, eles descrevem métodos para estudar deformação interna, transições de fase e dinâmica ultrarrápida sob carregamento dinâmico em alta resolução espacial e temporal que têm o potencial de revelar a complexidade da dinâmica de reações explosivas.
"Esses experimentos representam um grande desafio, pois o desenvolvimento de uma nova geração de diagnósticos in situ em comprimentos milimétricos é crucial." Gen-bai Chu, primeiro autor do artigo, disse.
"O objetivo final dos experimentos de bomba-sonda combinando sondas ópticas e de raios X (ou outras partículas) é obter imagens de femtossegundos de reações químicas em superfícies e interfaces de materiais ou enterradas em amostras comprimidas com resolução espacial em escala atômica."
Os autores identificaram quatro etapas principais:
Primeiro, explosivos de tamanho mícron acionam uma faixa de pressão ajustável, desde ignição de baixa pressão até explosões hiperpropulsionadas carregadas por laser.
Em segundo lugar, a imagem transitória de raios X de alta resolução permite o estudo da evolução microestrutural de explosivos de alta energia sob carregamento dinâmico, o que é importante para a otimização do desempenho de folhas explosivas e para o projeto de dispositivos de iniciação novos e confiáveis.
Terceiro, a estrutura cristalina, a fração de fase, o tamanho das partículas e os produtos da reação química dos explosivos sob carga dinâmica são fatores importantes na compreensão do mecanismo de detonação dos explosivos.
Finalmente, a espectroscopia a laser ultrarrápida permite o estudo de alterações estruturais, geométricas e químicas sob excitação eletrônica ou vibracional.
Chu conclui: ''Olhando para o futuro, experimentos de bomba-sonda podem ser usados ​​para estudar reações complexas envolvendo reações químicas e efeitos de acoplamento de ondas de choque para obter insights sobre quebra/formação de ligações, populações de energia locais e sua redistribuição, mudanças estruturais e estequiométricas, separação de fases, e dinâmica sob carregamento dinâmico. ''