Le chimiste des explosifs David Chavez verse un exemple d'explosif coulable à l'état fondu dans un moule en cuivre dans la zone technique 9 du Laboratoire national de Los Alamos. Crédit :LANL
Des scientifiques du Laboratoire national de Los Alamos et du Laboratoire de recherche de l'armée américaine à Aberdeen, Maryland a développé un nouveau matériau explosif "melt-cast" qui pourrait être un remplacement approprié pour le trinitrotoluène, plus communément appelé TNT.
"L'Armée et le Laboratoire, par le biais du programme conjoint de munitions, ont été à la recherche d'un remplaçant TNT, " a déclaré David Chavez, un chimiste des explosifs à Los Alamos. "Quelque chose avec une toxicité non ou faible qui a le bon point de fusion pour qu'il puisse être liquéfié et coulé, pour une utilisation dans une variété de munitions."
La nouvelle molécule est un composé azoté appelé bis-oxadiazole. Chavez développe des composés explosifs à haute teneur en azote depuis des décennies à Los Alamos, avec un accent particulier sur une faible sensibilité explosive et de bonnes propriétés environnementales.
"Un défi majeur était de trouver une formule qui surpasserait considérablement l'énergie explosive de la TNT, mais ont toujours une capacité de coulée à l'état fondu », a déclaré Chavez. « Lors de la conception d'une molécule pouvant être coulée à l'état fondu, pourtant très performant, vous rencontrez généralement de nombreux défis en raison de nombreux obstacles."
L'un des plus grands défis était d'obtenir un rendement suffisamment élevé du matériau du processus de synthèse. Une procédure précoce n'a produit qu'un rendement de 4 pour cent, beaucoup trop bas pour être pratique et abordable. Après plusieurs itérations du processus, les scientifiques ont augmenté le rendement à 44 %.
L'oxadiazole a une pression de détonation calculée 50 pour cent plus élevée que celle du TNT. Crédit :LANL
En collaboration avec Jesse Sabatini et ses collègues d'Aberdeen, ils ont développé une molécule de 24 atomes remplie d'azote, et a des performances 1,5 fois supérieures à celles de TNT. Le nom chimique complet est bis(1, 2, 4-oxadiazole)bis(méthylène)dinitrate.
Les recherches se poursuivront avec la production du matériau à l'échelle du kilogramme, une batterie de tests d'explosifs ainsi que de futures études de toxicité.
L'Environmental Protection Agency a classé le TNT comme cancérigène possible, et l'exposition au matériau a été liée à des troubles du sang, comme l'anémie, et une fonction hépatique anormale, selon les Centers for Disease Control. Le TNT a été préparé pour la première fois en 1863 par le chimiste allemand Julius Wilbrand, mais son plein potentiel en tant qu'explosif n'a été découvert qu'en 1891. Le TNT est utilisé comme explosif pour munitions depuis 1902.
La recherche a été publiée le 25 mai 2018 dans le journal de l'American Chemical Society, Recherche et développement de procédés organiques .
(A) conformation moléculaire du composé et (B) emballage cristallin vu le long de l'axe b. Les lignes bleues en pointillés représentent les interactions intramoléculaires, tandis que les lignes rouges en pointillés représentent les contacts intermoléculaires. Crédit :LANL
