ЛАЗЕРНОЕ ЗАЖИГАНИЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ - ПОРИСТЫЙ КРЕМНИЙ - ФТОРПОЛИМЕР СКФ-32 - МНОГОСЛОЙНЫЙ ГРАФЕН Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 662.19

Georgy G. Savenkov1, Dmitry V. Fadeev2, Uliana M. Pobere-zhnaya1, Mikhail A. Ilyushin1, Andrei S. Mazur1, Alexander P. Voznyakovskii1, Igor A. Oskin3, Vladislav A. Bragin3, Irina V.

Shugaley1

LASER IGNITION OF PYROTECHNIC COMPOSITIONS - POROUS SILICON - SKF-32 FLUOROPOLYMER - MULTILAYER GRAPHENE

1St. Petersburg State Institute of Technology, St. Petersburg, Russia

Joint-Stock Company "Murom Instrument-Making Plant", Murom, Vladimirskaya obl., Russia Joint-stock company "NPO Poisk", Murino, Leningradskaya obl., Russia

The article presents the results of studies on laser ignition of films of pyrotechnic compositions based on porous silicon, fluorine-containing polymer and graphene. The effect of graphene additives on the ignition process and the process of film combustion was analyzed. It was shown that in a number of cases the process of film combustion is accompanied by the appearance of a secondary flame zone and smoke formation.

Key words: porous silicon, graphene, fluorine oxidant, pyrotechnic compositions, laser ignition, combustion

DOI 10.36807/1998-9849-2023-64-90-34-39

Введение

Интерес к энергонасыщенным составам на основе пористого кремния (рог^) и окислителей вызван перспективностью их практического применения в системах зажигания и инициирования, например, в системах пироавтоматики ракетно-космических комплексов [1]. Исследования в области создания высокоэффективных пиротехнических составов на основе пористого кремния достаточно долгое время проводятся в основном с применением в качестве окислителей различных перхлоратов [2, 3]. Применение в качестве окислителей других соединений носят единичный характер. В то же время перспективными окислителями могут оказаться, например, продукты термодеструкции фторсодержащих полимеров, входящих во многие рецептуры пиротехнических композиций [4, 5].

В частности, политетрафторэтилен (ПТФЭ) нашел самое широкое применение в пиротехнике, при этом его смеси с различными горючими материалами изучены наиболее подробно. Например, смеси политетрафторэтилена с активными металлическими горючими (в частности, алюминием) при нагружении их ударными волнами могут как гореть, так и детонировать [6]. Было показано, что необходимой стадией, обеспечивающей химическое воспламенение фторполимера является его механоде-струкция, а характер выделения энергии смесью определялся условиями ее нагружения [7]. В дальнейшем было найдено, что воспламенение ПтФэ при интенсивных динамических нагрузках начиналось в локальных областях очагов возгорания (горячих точках) [8], которые образовывались при схлопывании пор во фторполимере [9].

Савенков Г.Г.1, Фадеев Д.В.2, Побережная У.М.1, Илюшин М.А.1, Мазур А.С.1, Возняковский А.П.1, Оськин И.А.3, Брагин В.А.3, Шугалей И.В.1

ЛАЗЕРНОЕ ЗАЖИГАНИЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ

- ПОРИСТЫЙ

КРЕМНИЙ - ФТОРПОЛИМЕР СКФ-32 - МНОГОСЛОЙНЫЙ ГРАФЕН

1Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Санкт-Петербург, Россия

Акционерное общество «Муромский приборостроительный завод», г. Муром, Владимирская обл., Россия

Акционерное общество «НПО «Поиск», г. Мурино, Ленинградская обл., Россия

Представлены результаты исследований по лазерному зажиганию плёнок пиротехнических составов на основе пористого кремния, фторсодерсодежащего полимера и графена. Проанализировано влияние добавок графена на процесс воспламенения и процесс горения плёнок. Показано, что в ряде случаев процесс горения плёнок сопровождается появлением зоны вторичного пламени и дымообразованием.

Ключевые слова: пористый кремний, графен, фтористый окислитель, пиротехнические составы, лазерное зажигание, горение

Дата поступления - 10 октября 2022 года Дата принятия - 20 октября 2022 года

Анализ литературных данных позволяет предположить, что механизм реакций, проходящих в объеме пиротехнических составов, соответствует известному механизму твердопламенного горения [10]

Также можно предполагать, что динамическая нагрузка, приводящая к схлопыванию микропористой структуры ПтФэ, по аналогии с кавитационными процессами обеспечивает выделение достаточной для термодеструкции полимера энергии. При этом считается, что основным продуктом термо-механодеструкции ПТФЭ в условиях динамической нагрузки является активный окислитель

- газообразный дифторид углерода, CF2, [11]. Выделившийся cf2, вступая в реакцию с другими компонентами пиротехни2ческой композиции - реакцию межфазного горения между газом и твердыми реагентами, приводит к высвобождению тепловой энергия, повышающую температуру пиротехнической композиции. Следует отметить, что процесс термического разложения ПТФЭ достаточно сложен и до настоящего времени строго не установлен.

Если выделившаяся энергия обеспечивает повышение температуры свыше температуры разложения ПТФЭ (приблизительно 750 К [12]), что, в свою очередь, обеспечивает полную деструкцию всей его массы, то все материалы прореагируют полностью. В противном случае, химическая реакция остановится тогда, когда будет израсходован весь CF2, образовавшийся при термодеструкции ПТФЭ только в «горячих точках».

В рамках предложенной модели, последовательность реакций, проходящих в пиротехнических составах, содержащих в качестве компонентов ПТФЭ и алюминий, может быть представлена следующим образом:

^ 2 С^ (г) 2CF2 ~ CF (г) + CF3 (г) 6 CF2 + 4Аг (тв) ^ 4AlF3 (г) + 6С (тв)

Отметим, что современные жесткие требования к надежности и безопасности инициирования пиротех-ничеких составов приводит к тому, что многие исследовательские группы переходят от их инициирования динамическими ударными нагрузками к инициированию излучением фемтосекудного лазера. Замена динамической ударной нагрузки на воздействие излучения фемто-секундного лазера, как естественно ожидать, изменит и механизм зажигания пиротехнических составов.

Так, в работе [13] было найдено, что излучение фемтосекундного лазера не может вызвать устойчивую химическую реакцию горения в смесях А1/ПТФЭ. Таким образом, изменение фактора инициирования требует и соответствующего изменения состава пиротехнической композиции. Ранее нами была продемонстрирована потенциальная способность наночастиц многослойного гра-фена выступать как центрами нагрева энергетического материала, так и фотосенсибилизатором его разложения, что обуславливает актуальность исследования этого углеродного наноматериала в качестве фотосенсибили-зирующей добавки энергетических материалов к лазерному излучению [14, 15].

Поэтому, как с теоретической, так и с практической точек зрения важно было установить, распространяется ли приведенное выше утверждение [13] на зажигание смесей любых фторполимеров и пористого кремния под действием луча лазерного диода (как в отсутствии, так и в присутствии добавок многослойного графена).

Экспериментальная часть

В качестве модельного фторокислителя пористого кремния нами был выбран для исследований фторкаучук марки СКФ-32, представляющий собой сополимер вини-лиденфторида с трифторхлорэтиленом:

[(- СК - CFa -) (- СН2 - С^ -) ]

Каучук СКФ-32 представляет собой термически устойчивый продукт. При нагревании фторкаучука СКФ-32 на воздухе при температуре выше 200°С из образца начинают выделяться летучие токсичные продукты термоокислительной деструкции: фтористый водород, перфторизобутилен, оксид углерода [16], а также хлористый водород [17]. Интенсивное разложение фторпо-лимера происходит при температурах выше 320 °С [16]. Следует отметить, что процесс термического разложения у фторкаучука СКФ-32 более сложен, чем у ПТФЭ, и установлен лишь в общих чертах.

Перфторизобутилен является одним из наиболее сильных электрофильных фторолефинов, поэтому вещество легко гидролизуется как атмосферной водой, так и влагой из образца пиротехнического состава в газовой фазе при повышенной температуре, образуя высокоре-актогенные промежуточные продукты, например, газообразные СF2 и фторфосген.

р3а

,С=СР2

Перфторизобутилен

О

Лр

Фторфосген

Фторфосген в свою очередь разлагается водой на диоксид углерода и фтористый водород:

CF2O (г) + Н20 (г) ^ С02 (г) + 2HF (г)

Пористый кремний легко окисляется фтористым водородом при повышенной температуре, создаваемой

лазерным лучом, до газообразного четырехфтористого кремния SiF4. Возможно, что фтористый водород является в представленном процессе наиболее эффективным фторирующим агентом для пористого кремния.

Сополимер винилиденфторида с трифторхлорэти-леном, фторкаучук СКФ-32 (ГОСТ 18376-79) (содержание фтора 54-56%)), растворяют в ацетоне при комнатной температуре. В результате получают 5-7% раствор.

Многослойный графен синтезирован по авторской методике [18] в результате карбонизации крахмала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), представляющего собой экзотермическую реакцию в узком слое. Протекающую реакцию можно рассматривать как «волну горения», перемещающуюся в слое смеси окислителя и горючего. В рассматриваемом процессе тепловыделение локализовано в узком слое и передается от слоя к слою посредством теплопередачи. В настоящей работе в качестве окислителя использовали нитрат аммония, а в качестве горючего - крахмал в весовом соотношении 1:1.

Рис. 1. Многослойный графен, содержащий гидроксильные группы (обозначены стрелками), незакрытые валентности в графене закрыты водородом

На электронных аналитических весах DEMCOM DA-65С взвешены навески массой 100 мг промышленного пористого кремния марки КДБ-100 с пористостью ~ 80%, а также навески листов многослойного (2-5 слоёв) графена ^г^) (см. рис.1), в количестве от 2 до 30% от массы пористого кремния, массой 30, 20, 10, 5 и 2,5 мг.

Многослойный графен вводили в навеску пористого кремния в сухом виде, смешивая до получения однородного порошка. Таким образом, получают композицию por-Si+GrnS. Следует отметить, что введение GrnS в состав энергетического комплекса приводит к соответствующему изменению в нем массовой доли кислорода (см. рис.1), поэтому необходимым этапом работы является расчет молей кислородсодержащих групп, вносимый 1 г GrnS в общий кислородный баланс. С этой целью нами был применен прямой метод Чугаева-Церевитинова [19]. Стандартная установка была нами модернизирована для определения групп с лабильным протоном в порошках твердых тел (рис. 2).

Метод Чугаева-Церевитинова основан на характерной количественной реакции метилмагниййодида с гидроксильными группами, в результате которой выделяется метан. В измерениях использовались 4 одинаковых установки, всего было проведено 12 измерений. Было показано, что содержание гидроксильных групп в GrnS составляет (4,6±0,5) ммоль/г (рис. 3).

Дополнительно для определения содержания атомов кислорода нами была использована методика энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX). Как можно заключить из данных рис. 3 содержание атомов кислорода (4.49 ат%) удовлетворительно совпадает с данными волюметрического анализа Чугаева-Церевити-нова. Отметим, что если методика EDX позволяет определить общее количество атомов кислорода в веществе, то волюметрическая методика позволяет определить только стерически доступные гидроксидсодержащие группы. Сопоставляя данные этих двух методик непротиворечиво можно заключить, что кислородсодержащие группы

Рис. 2. Модернизированная установка для определения содержания гидроксильных групп по методу Чугаева-Церевитинова,1-газовая бюретка, 2- стеклянная рубашка, 3-термометр, 4- гибкая соединительная трубка, 5- воронка с запорной жидкостью, 6-запорная жидкость, 7-переходник, 8 - реакционный сосуд

Рис. З.Определение содержания кислорода (атомные проценты) методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии

в GrnS находятся в терминальном положении, то есть на периферии графеновых листов (см. рис. 1).

С учетом атомов кислорода в пористом кремнии общее содержание кислорода в смеси порошков может превышать 9 мас % [20].

Смешение навески por-Si+GrnS с 5% ацетоновым раствором фторкаучука СКФ-32 производили путем их

акустического облучения в ультразвуковой ванне "Сапфир" мощностью 50 W в течение 30 мин при комнатной температуре. Были получены образцы энергонасыщенного композита por-Si+GrnS+СКФ-32 со следующими соотношениями (в мг): 100+30+70, 100+20+80, 100+10+90, 100+5+95, 100+2,5+97,5, 100+0+100. Соответствующие массовые соотношения (в %): 50+15+35, 50+10+40, 50+5+45, 50+2,5+47,5, 50+1,25+48,75.

Введение композиционного наполнителя в объем раствора полимера приводило к получению высоковязкой системы, что можно связать с эффективной иммобилизацией макроцепей полимера на поверхности частиц порошка композиционного наполнителя. Для исключения пористости полученного энергокомпозита его на первом этапе сушили на воздухе при комнатной температуре в течение 24 час. Окончательно растворитель удаляли выдержкой в воздушном термостате последовательно три часа при температуре 70-85 °С и три часа при температуре 120-135 °С.

Рис. 4 Плёнка состава por-Si+GrnS+СКФ-32

Высушенный состав представлял собой тонкие пленки коричневого цвета (рис. 4).

Полупроводниковый лазерный диод (ЛД) мощностью 1 W с длиной волны 450 пт (синий цвет) был использован для оптического инициирования плёнок, приведенных выше пиротехнических составов. Диаметр лазерного луча d = 2 тт.

Результаты и их обсуждение

На первом этапе исследования было изучено взаимодействие пленочной композиции пористый кремний рог^ /СКФ 32 с лучом лазерного диода. Было показано, что состав воспламеняется Лд (рис.5а) и, что процесс горения состава немедленно прекращался после завершения облучения.

Рис. 5. Максимальная интенсивность пламени плёнок: а) 0% GrS; Ь) 1.25% GrS; с) 2,5% вг S; d) 5% GrS; е) 10% вг S;

" " ?) 15% GrS [21] " "

На рис. 5 приведен максимальный геометрический размер пламени факела горящих пленок, который в данной работе служил критерием интенсивности пламени в процессе горения составов. Полученный результат зажигания лазерным лучом пленки смеси (рог^) + СКФ-32 можно объяснить следующим образом. Под действием когерентного излучения фторкаучук СКФ-32 подвергается деструкции, с выделением в газовую фазу фторных окислителей. При температуре зажигания пиротехнического состава излучением лазерного диода пористый кремний окисляется до SiF4 согласно уравнению:

Si (тв)+4HF (г) —^SiF4 (г)+2Н2

SiF4 также образуется при действием на пористый кремний газообразного CF2:

2CF2 (г) + Si (тв) — SiF4 (г) + 2 С

В результате протекающих окислительно-восстановительных реакций температура пламени, очевидно, ниже оптимальной и находится между 200 °С и 320 °С (рис. 5а), поэтому только часть каучука СКФ-32 подверглась деструкции и деполимеризации. Очевидно, что все количество CF2 и HF образовавшиеся под действием лазерного излуче2ния за время лазерного импульса вступает во взаимодействие с пористым кремнием и горение композита прекращается после отключения лазера.

Следует отметить, что окисление пористого кремния газообразными HF и CF2 происходит на воздухе, то есть в присутствии кислород2а, что подразумевает протекание вторичных реакций. Так, в процессе проведения экспериментов было замечено, что горение композиции пористый кремний/фторкаучук СКФ-32 сопровождается выделением белого дыма (рис. 5а). Однако ранее при лазерном инициировании смесей рог^ + перхлоратный окислитель дыма не наблюдали [22]. С чем связано появление белого дыма в данном случае?

Вероятно, что основной твердой частицей в составе белого дыма был оксид кремния, образующийся вследствие протекания реакций окисления частиц кремния, унесенных с поверхности образца тепловым потоком, кислородом воздуха при температурах < 300 °С [23].

^ + 02 — ^02тв

Параллельно с основным процессом получения оксида кремния на воздухе при повышенной температуре протекает окисление водорода:

2Н2 + 02 — 2Н20

и гидролиз образуещейся и имеющейся в системе воды с SiF4:

SiF4 (г) + 2Н20 — SiO2ТВ + 4HF

Инициирование лазерным диодом энергокомпозитных плёнок por-Si+ GrnS +СКФ-32 во всём диапазоне содержания графена и СКФ-32 привело к возбуждению процесса горения, сопровождавшимся также в ряде случаев дымообразованием. Однако интенсивность горения пленок, а также количество и цвет дыма зависели от состава композитов. Введение 1,25% GrnS в состав пленки рог^+СКФ-32 привело к росту интенсивности её горения по сравнению с рассмотренным выше случаем (ср. рис. 5а и 5Ь). Очевидно, что причиной такого поведения пленки послужило явление фотосенсибилизации деструкции полимера графеном [14]. Следовательно, в результате переноса на макромолекулу СКФ-32 дополнительного электрона происходит потеря ею термической стабильности, легче происходит ее деструкция и образуется больше нF и CF2. При этом ключевой стадией этих процессов является именно перенос заряда, генерируемого внешним источником излучения, от фотокатализатора на макромолекулу СКФ-32, приводящий к образованию метастабиль-ного анион-радикала способного разлагаться, запуская процесс ускоренной деструкции полимера.

Кроме того, возможна и активизация частиц рог^ нанолистами GrnS в процессах окисления пиротехнического состава. Данное предположение основано на факте наличия у пористого кремния участков с повышенной поверхностной энергией, с которыми GrnS, вероятно, в результате сорбционных процессов образует ассоциаты (за счет физической сорбции и/или хемосорбции), обладаю-

щие фотокаталитической активностью. Принципиальная возможность кислородсодержащих листов многослойного графена образовывать как ассоциаты при невалентном взаимодействии [20], так и ковалентные соединения (гибридные молекулы) [24], обладающие фотокаталитической активностью, экспериментально подтверждена на примере металлокомплексов, введение в состав которых производных графена, значительно понизило пороги их лазерного инициирования.

Следует отметить, что только две плёнки композитов с содержанием GrnS 1,5% и 5% продолжали гореть без воздействия лазерного луча (рис. 5с и 5d), причем интенсивность их горения была выше, чем у ранее изученных пленок 5а и 5Ь. Таким образом, в этих композициях процессы деструкции полимера СКФ-32 и образования газообразных фторокислителей идут настолько интенсивно во время действия лазерного луча, что некоторое количество HF и CF2 остается после прекращения лазерного воздействия и процесс горения пористого кремния продолжается еще некоторое время до момента полного израсходования фторокислителей. Исходя из рис. 5, оптимальное каталитическое действие GrnS в изученном пиротехническом составе (как фотосенсибилизатора) наблюдали при его 5%-ном введении в систему за счет полимера СКФ-32. Ранее [22] было показано, что добавка (20 - 30) mass.% порошка GrnS повышает и воспламеняющую способность энергокомпозитов на основе нанопори-стого кремния к воздействию лазерного (инфракрасного) излучения. При этом если в случае энергонасыщенных материалов при их лазерном инициировании поглощающая углеродная добавка (например, частицы сажи), как правило, не превышает 3-4 мас.% (в случае превышения происходят отказы), то в нашем случае оптимальная добавка составляет 5 мас.%.

Следует обратить внимание, что в опытах на рис. 5с и 5d горение энергонасыщенных композитов сопровождается образованием вторичного пламени в газовой фазе, которое отделено от первичного пламени темной зоной. Появление зоны вторичного пламени вероятно связано с тем, с ростом температуры в зоне реакции до температуры выше 320°С резко увеличивается скорость сублимации графена [18], который не успевает прореагировать ни в зоне первичного пламени ни в темной зоне и, очевидно, является одним из главных источников вторичного пламени. Косвенным подтверждением высказанного предположения является факт изменения цвета дыма с черного в начале горения (опыте 5с) на белый при завершении процесса горения.

Наши эксперименты показали, что увеличение количества графена в композите до 10-15% приводит к снижению интенсивности пламени по сравнению с полученным в опыте 5d (рис. 5е и 5^. Данный результат, вероятно, можно объяснить снижением массовой доли окислителя в композиции, поскольку оптимальное соотношение между окислителем и горючим в энергонасыщенных композитах на основе пористого кремния до настоящего времени является нерешённой проблемой [25]. При этом горение композитов этого состава после завершения воздействия лазерного излучения немедленно прекращалось. Этот факт можно связать с ростом воздействия графеновых частиц на термодеструкцию базового полимера и быстрого исчерпания газообразных частиц фторокислителя вследствие их ускоренного взаимодействия с активированным графеном рог^. Следовательно, в заключительных экспериментах серии количество полимера СКФ-32 стало определять, как интенсивность, так и продолжительность окисления пористого кремния.

Выводы

1. Энергонасыщенные композиты на основе пористого кремния с различным содержанием фторсодержа-щего полимера и многослойного графена воспламеняются от лазерного полупроводникового диода.

2. Установлено, что наибольшая интенсивность процесса горения плёнок энергонасыщенных композитов достигается при содержании в композите 5 мас.% содержания графена;

3. Процесс горения плёнок сопровождается в ряде случаев появлением зоны вторичного пламени и выделением белого дыма, скорее всего кремнезема.

Литература

1. Илюшин М.А., Мазур А.С., Попов В.К., Савенков Г.Г. Высокочувствительные энергонасыщенные материалы и средства инициирования. Синтез. Свойства. Конструкция. Технология. Санкт-Петербург: Лань, 2021. 412 с.

2. Агеев М.В., Ведерников Ю.Н., Зегря Г.Г., Мазур А.С., Побережная У.М., Попов В.К., Савенков Г.Г. Свойства двух- и трехкомпонентных взрывчатых композиций на основе пористого кремния // Химическая физика. 2021. № 40(3). С. 41-47. DOI 10.31857/ S0207401X2103002X

3. Гусейнов Ш.Л., Федоров С.Г. Нанопорошки алюминия, бора, боридов алюминия и кремния в высокоэнергетических материалах. М.: Торус Пресс, 2015. 255 с.

4. Савенков Г.Г., Зегря А.Г., Зегря Г.Г., Румянцев Б.В., Синани А.Б., Михайлов Ю.М. Возможности энергонасыщенных композитов на основе нанопо-ристого кремния (Обзор и новые результаты) // Журнал технической физики. 2019. № 89(3). С. 397-403. DOI: 10.21883/JTF.2019.03.47175.271-18

5. Crouse C.A. Fluorinated Polymers as Oxidizers for Energetic Composites. ACS Symposium Series. 2012. Vol. 1106. N. 9, Pp. 127-140. DOI 10.1021/bk-2012-1106.ch009.

6. Долгобородов А.А., Махов М.Н., Колбанев И.В., Стрелецкий А.Н., Фортов В.Е. Детонация в алю-миниево-тефлоновой смеси // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. 2005. № 81(7). С. 395-398. DOI 10.1134/1.1944069

7. Willis M. Impact Initiation of Rods of Pressed Polytetrafluoroethylene (PTFE) and Aluminum Powders // AIP Conference Proceedings. 2006. N. 845. Pp. 1097-1100. DOI 10.1063/1.2263514.

8. Le T., Wang H., Lu G., Zhang H., Ge H. Mesoscale study on the shock response and initiation behavior of Al-PTFE granular composites. Materials & Design. 2021. N. 200. Pp. 109446. DOI 10.1016/j.matdes.2020.109446

9. Lu G., Li P., Liu Z., Xie J., Ge C., Wang H. Theoretical Model for the impact-initiated chemical reaction of Al/PTFE reactive material. Materials. 2022. N. 15. Pp. 5356. DOI 10.3390/ma15155356.

10. Мержанов А.Г., Мукасьян А.С. Твердопла-менное горение. М.: ТОРУС ПРЕСС, 2007. 336 c.

11. Losada M., Santanu C. Theoretical Study of Elementary Steps in the Reactions between Aluminum and Teflon Fragments under Combustive Environments. Journal of Physical Chemistry A. 2009. N. 113. Pp. 5933-5941. DOI 10.1021/jp810156j

12. Wang J., Zhang L., Mao Y., Gong F. An effective way to enhance energy output and combustion characteristics of Al/PTFE. // Combustion and Flame. 2020. N. 214. Pp. 419-425. DOI 10.1016/j.combustflame.2020.01.008

13. Tang E., Luo H., Han Y., Chen C., Chang M., Guo K. Temperature evolution of Al/PTFE reactive materials irradiated by femtosecond pulse laser. Materials Chemistry and Physics. 2020. N. 254. Pp. 123443. DOI 10.1016/j.matchem-phys.2020.123443.

14. Илюшин М.А., Ведерников Ю.Н., Возняков-ский А.П., Шугалей И.В., Смирнов А.В., Коваленко А.И., Бутенко В.Г., Кулагин Ю.А. Реализация фотоэлектрического эффекта 2D графеновых структур для инициирования взрывчатого разложения комплексного перхлората кобальта (III) // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им.

Д.И. Менделеева). 2021. № 65(3), С. 24-29. DOI 10.6060/ rcj.2021653.1

15. KuzmenkoA.V., TverjanovichA.S., Ilyushin M.A., Tveryanovich Yu.S. The effect of the concentration of high-absorbing inclusions on the laser initiation threshold of energetic materials: model and experiment. Journal of Energetic Materials. 2019. Vol. 37 N. 4. Pp. 420-432. DOI 10.1080/07370652.2019.1630028

16. ГОСТ 18376-79. Фторкаучуки СКФ-26 и СКФ-32. Технические условия. М: Государственный комитет СССР по стандартам, 1979. 33 с.

17. Мирвалиев З.З. Исследование госсиполовой смолы, ее фракции и новых производных на процесс термоокислительной деструкции каучука // Universum: технические науки: электронный научный журнал. 2020. № 11(80). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/ item/10918 (дата обращения: 26.11.2020).

18. Возняковский А.П., Возняковский А.А., Шу-галей И.В. Доступный синтез графена, как первый шаг получения сверхтвердых материалов нового поколения. Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент - техника и технология его изготовления и применения: сб. науч. тр. Киев: ИСМ им. Бакуля НАН Украины, 2017. № 20. С. 316-323

19. Иоффе С.Т., Несмеянов А.Н. Методы эле-ментоорганической химии. Магний, бериллий, кальций, стронций, барий. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 564 с.

20. Илюшин М.А., Возняковский А.П., Козлов А.С., Шустрова О.П., Шугалей И.В., Савенков Г.Г., Тверьянович А.С., Тверьянович Ю.С., Возняковский А.А., Целинский И.В., Смирнов А.В. Графен как модификатор термических свойств энергонасыщенного ме-таллокомплекса перхлората пентааммин (5-нитротетраз-олатсН\12)кобальта(Ш) // Известия СПбГТИ(ТУ). 2018. № 47, С. 3-9.

21. Побережная У.М., Фрейман В.М., Илюшин М.А., Зегря Г.Г., Фадеев Д.В., Оськин И.А., Морозов В.А., Григорьев А.Ю., Савенков Г.Г. Оптическое и электронно-пучковое инициирование пленок пористого кремния с различным содержанием окислителя и графе-на // Журнал технической физики. 2022. № 92(11). С. 1699-1704. DOI 10.21883/JTF.2022.11.53443.169-22

22. Зегря Г.Г., Савенков Г.Г., Зегря А.Г., Брагин В.А., Оськин И.А., Побережная У.М. Лазерное инициирование энергонасыщенных композитов на основе нанопористого кремния // Журнал технической физики. 2020. № 90(10). С. 1708-1714. DOI 10.21883/ JTF.2020.10.49803.355-19

23. Сахаров В.В. Химическая энциклопедия: в 5 т. Т. 2. М: Советская энциклопедия, 1990. C. 517-518.

24. Yan Q-L., Liu P-J., He A-F., Zhang J-K., Ma Y., Hao H-X., Zhao F-Q., Gozin M. Photosensitive but mechanically insensitive graphene oxide-carbohydrazide-metal hybrid crystalline energetic nanomaterials. Chemical Engineering Journal. 2018. N. 338. Pp. 240-247. DOI10.1016/j.cej.2017.12.140

25. Plessis M. A Decade of Porous Silicon as Nano-Explosive Material. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2014. N. 39. Pp. 348 - 364. DOI 10.1002/prep.201300053

References

1. Iliushin M.A., Mazur A.S., Popov V.K., Savenkov G.G. Vysokochuvstvitel'nye jenergonasyshhennye materialy i sredstva iniciirovanija. Sintez. Svojstva. Konstrukcija. Tehnologija. Saint-Petersburg: Lan', 2021. 412 p.

2. Ageev M.V., Vedernikov Yu.N., Zegrya G.G., Mazur A.S., Poberezhnaya U.M., Popov V.K., Savenkov G.G. Properties of Two and Three-Component Explosive Compositions Based on Porous Silicon // Russian Journal of Physical Chemistry B. 2021, N. 15, Pp. 259-265. DOI 10.1134/S1990793121020020

3. Gusejnov S.L.j Fedorov S.G. Nanoporoshki aljuminija, bora, boridov aljuminija i kremnija v vysokojenergeticheskih materialah. M.: Torus Press, 2015. 255 p.

4. Savenkov G.G., Zegrya A.G., Zegrya G.G., Rumyantsev B.V., Sinani A.B., Mikhailov Yu.M. The Possibilities of Energy-Saturated Nanoporous Silicon-Based Composites (Review and New Results). Tech. Phys. 2019. N. 64. Pp. 361-367. DOI 10.1134/S1063784219030204

5. Crouse C.A. Fluorinated Polymers as Oxidizers for Energetic Composites. ACS Symposium Series. 2012. Vol. 1106. N. 9, Pp. 127-140. DOI 10.1021/bk-2012-1106.ch009.

6. Dolgoborodov A.A., Mahov M.N., Kolbanev I.V., Streleckij A.N., Fortov V.E. Detonacija v aljuminievo-teflonovoj smesi. Pis'ma v Zhurnal Jeksperimental'noj I Teoreticheskoj Fiziki. 2005. Vol. 81. N. 7. Pp. 395-398

7. Willis M. Impact Initiation of Rods of Pressed Polytetrafluoroethylene (PTFE) and Aluminum Powders. AIP Conference Proceedings. 2006. N. 845. Pp. 1097-1100. DOI 10.1063/1.2263514.

8. Le T., Wang H., Lu G., Zhang H., Ge H. Mesoscale study on the shock response and initiation behavior of Al-PTFE granular composites. Materials & Design. 2021. N. 200. Pp. 109446. DOI 10.1016/j.matdes.2020.109446

9 Lu G., Li P., Liu Z., Xie J., Ge C., Wang H. Theoretical Model for the impact-initiated chemical reaction of Al/PTFE reactive material. Materials. 2022. N. 15. Pp. 5356. DOI 10.3390/ma15155356.

10. Merzhanov A.G., Mukas'jan A.S. Tverdoplamennoe gorenie. M.: TORUS PRESS, 2007. 336 p.

11. Losada M., Santanu C. Theoretical Study of Elementary Steps in the Reactions between Aluminum and Teflon Fragments under Combustive Environments. Journal of Physical Chemistry A. 2009. N. 113. Pp. 5933-5941. DOI 10.1021/jp810156j

12. Wang J., Zhang L., Mao Y., Gong F. An effective way to enhance energy output and combustion characteristics of Al/PTFE. Combustion and Flame. 2020. N. 214. Pp. 419-425. DOI 10.1016/j.combustflame.2020.01.008

13. Tang E., Luo H., Han Y., Chen C., Chang M., Guo K. Temperature evolution of Al/PTFE reactive materials irradiated by femtosecond pulse laser. Materials Chemistry and Physics. 2020. N. 254. Pp. 123443. DOI 10.1016/j.matchem-phys.2020.123443.

14. Iliushin M.A., Vedernikov Yu.N., Voznjakovskij A.P., Shugalej I.V., Smirnov A.V., Kovalenko A.I., Butenko V.G., Kulagin Yu.A. Realizacija fotojelektricheskogo jeffekta 2D grafenovyh struktur dlja iniciirovanija vzryvchatogo razlozhenija kompleksnogo perhlorata kobal'ta (III). Rossijskij himicheskij zhurnal (Zhurnal Rossijskogo himicheskogo obshhestva im. D.I. Mendeleeva). 2021. Vol. 65. N. 3. Pp. 24-29

15. KuzmenkoA.V., TverjanovichA.S., Ilyushin M.A., Tveryanovich Yu.S. The effect of the concentration of high-absorbing inclusions on the laser initiation threshold of energetic materials: model and experiment. Journal of Energetic Materials. 2019. Vol. 37 N. 4. Pp. 420-432. DOI 10.1080/07370652.2019.1630028

16. GOST 18376-79. Ftorkauchuki SKF-26 i SKF-32. Tehnicheskie uslovija. M: Gosudarstvennyj komitet SSSR po standartam, 1979. 33 p.

17. Mirvaliev Z.Z. Issledovanie gossipolovoj smoly, ee frakcii i novyh proizvodnyh na process termookislitel'noj destrukcii kauchuka. Universum: tehnicheskie nauki: jelektronnyj nauchnyj zhurnal. 2020. Vol. 11. N. 80

18. Voznjakovskij A.P., Voznjakovskij A.A., Shugalej I.V. Dostupnyj sintez grafena, kak pervyj shag poluchenija sverhtverdyh materialov novogo pokolenija. Porodorazrushajushhij i metalloobrabatyvajushhij instrument - tehnika i tehnologija ego izgotovlenija i primenenija: sb. nauch. tr. Kiev: ISM im. Bakulja NAN Ukrainy. 2017. N. 20. Pp. 316-323

19. Ioffe S.T, Nesmejanov A.N. Metody jelementoorganicheskoj himii. Magnij, berillij, kal'cij, stroncij, barij. M.: AN SSSR. 1963. 564 p.

20. Iliushin M.A., Vozniakovskii A.P., Kozlov A.S., Shustrova O.P., Shugalei I.V., . Savenkov G.G., Tverianovich A.S., Tverianovich Y.S., Vozniakovskii A.A., Tselinskiil I.V., Smirnov A.V. Graphene as modifier of thermal properties of energetic metal complex - perchloratepentaammine(5-nitrotetrazolato-N2)cobalt (III). Izvestiya SpbGTI(TU). 2018. N. 47. Pp. 3-9.

21. Poberezhnaya U.M., Freiman V. M., Iliushin M.A., Zegrya G.G., Fadeev D.V., Oskin I.A., Morozov V.A., Grigorev A.Yu., Savenkov G.G. Opticheskoe i jelektronno-puchkovoe iniciirovanie plenok poristogo kremnija s razlichnym soderzhaniem okislitelja i grafena. Zhurnal tehnicheskoj fiziki. 2022. Vol. 92. N. 11. Pp. 1699-1704

22. Zegrya G.G., Savenkov G.G., Zegrya A.G., Bragin V.A., Os'kin I.A., Poberezhnaya U.M. Laser Initiation of Energy-Saturated Composites Based on Nanoporous Silicon. Technical Physics. 2020. N. 65. Pp. 16361642. DOI 10.1134 /S1063784220100266

23. Sakharov V.V. Himicheskaja jenciklopedija: v 5 t. T. 2. M: Sovetskaja jenciklopedija. 1990. Pp. 517-518.

24. Yan Q-L., Liu P-J., He A-F., Zhang J-K., Ma Y., Hao H-X., Zhao F-Q., Gozin M. Photosensitive but mechanically insensitive graphene oxide-carbohydrazide-metal hybrid crystalline energetic nanomaterials. Chemical Engineering Journal. 2018. N. 338. Pp. 240-247. DOI10.1016/j.cej.2017.12.140

25. Plessis M. A Decade of Porous Silicon as Nano-Explosive Material. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2014. N. 39. Pp. 348 - 364. DOI 10.1002/prep.201300053

Сведения об авторах

Савенков Георгий Георгиевич, д-р техн. наук, профессор каф. химической энергетики СПбГТИ(ТУ); Georgy G. Savenkov, Dr Sci (Eng.), Professor, Department of Chemical Energy, St. Petersburg State Institute of Technology.

Фадеев Дмитрий Владимирович, канд. техн. наук, генеральный директор АО «.Муромский приборостроительный завод»; Dmitry V. Fadeev, PhD (Eng.), CEO Joint-Stock Company "Murom Instrument-Making Plant".

Побережная Ульяна Максимовна, аспирант, каф. химической энергетики СПбГТИ(ТУ); Uliana M. Poberezhnaya, PhD student, Department of Chemical Energy, St. Petersburg State Institute of Technology.

Илюшин Михаил Алексеевич, д-р хим. наук, профессор, каф. химии и технологии органических соединений азота СПбГТИ(ТУ); Mikhail A. Ilyushin, Dr Sci (Chem.), Professor, Department of Chemistry and Technology of Organic Nitrogen Compounds, St. Petersburg State Institute of Technology.

Мазур Андрей Семенович, профессор, декан инженерно-технологического факультета; Andrei S. Mazur, Professor, Dean of the Faculty of Engineering and Technology, St. Petersburg State Institute of Technology.

Возняковский Александр Петрович, д-р хим. наук, председатель Государственной экзаменационной комиссии СПбГТИ(ТУ) по направлению 18.00.00Химические технологии, кафедра Химической технологии полимеров СПбГТИ(ТУ).; Alexander P. Voznyakovskii, Dr Sci (Cemistry), State Examination Commission of St. Petersburg State Institute of Technology in the direction of 18.00.00 Chemical technologies, Department of Chemical Technology of Polymers, St. Petersburg State Institute of Technology.

Оськин Игорь Александрович, д-р техн. наук, зам ген. директора - гл. конструктор АО «НПО «Поиск»; Igor A. Oskin, Dr Sci (Eng.), deputy CEO, main designer Joint-stock company "NPO Poisk".

Брагин Владислав Александрович, д-р техн. наук, начальник отдела АО «НПО «Поиск»; Vladislav A. Bragin, Dr Sci (Eng.), deputy main designer Joint-stock company "NPO Poisk".

Шугалей Ирина Владимировна, д-р хим. наук, профессор, кафедра технологии микробиологического синтеза СПбГТИ(ТУ); Irina V. Shugalei, Dr Sci. (Chem.), Professor, Department of Technology of Microbiological Synthesis, St. Petersburg State Institute of Technology.