«Взрывной кристалл» может стать убийцей №1
Поиск взрывчатых веществ обладающих большей мощностью продолжается столетиями. Традиционный порох давно сошел со сцены, однако появление роботизированных компактных средств ведения войны, включая БПЛА, только стимулирует новые поиски. Боеголовки меньшей массы и размеров сохранят мощность своих более крупных предшественников только благодаря новейшим достижениям химиков.
В идеальном взрывчатом веществе обязательно должны быть сбалансированы максимальная взрывчатая сила и максимальная стабильность при транспортировке и хранении. Кроме того оно должно обладать максимальной плотностью химической энергии, минимальной стоимостью производства и, желательно, экологической безопасностью. Добиться этого нелегко, поэтому во время разработок в данной области, как правило, берут уже зарекомендовавшие себя формулы – гексоген, ТНТ, гексанитростильбен, пентрит и тому подобные – и пытаются улучшить нужную характеристику без ущерба для остальных. Новые соединения создаются крайне редко.
Интересным исключением из данного правила может стать гексанитрогексаазаизовюрцитан (CL-20), который готов войти в список самых популярных взрывчатых веществ. Его впервые синтезированный в 1986 году в Калифорнии (отсюда CL в сокращенном названии). Химическая энергия вещества содержится в максимально плотном виде. Промышленным производством CL-20 сегодня занимаются считанные компании, а его стоимость составляет более 1300 долларов за кг. Однако, по мнению экспертов, в случае перехода к большим масштабам синтеза стоимость упадет в 5-10 раз.
Сегодня одно из наиболее эффективных боевых взрывчатых веществ – октоген, использующийся в пластических зарядах. Стоимость октогена составляет около 100 долларов за кг. Но CL-20 демонстрирует гораздо большую мощность: в тестах на проникающую способность через стальные блоки он оказался на 40 процентов эффективнее. Данная мощь обеспечивается за счет большей скорости детонации (9660 метров в секунду против 9100) и большей плотности вещества (2,04 против 1,91 г/см3).
Такая невероятная сила дает возможность считать, что CL-20 особенно будет полезен при использовании с компактными боевыми системами, например современными БПЛА. Однако он очень чувствителен к сотрясениям и ударам – примерно так же как пентрит, соединение, которое является наиболее чувствительным из всех используемых сегодня взрывчатых веществ. Первоначально предполагалось, что CL-20 можно будет использовать вместе с пластиковыми связывающими компонентами (в соотношении 9:1), однако при снижении опасности детонации параллельно снижается взрывчатая сила.
Словом, история CL-20, которая началась в 1980-х годах, пока оборачивалась не очень удачно. Но химики продолжают экспериментировать с CL-20. Одним из таких химиков стал американский профессор Adam Matzger (Адам Матцгер), под руководством которого гексанитрогексаазаизовюрцитан, кажется, удалось усовершенствовать до приемлемого вида. Ученые попробовали изменить не структуру вещества, а его форму.
Здесь необходимо сказать, что если взять 7 кристаллов двух различных веществ, отдельная молекула кристалла окажется в окружении таких же, как и она, соседей. При этом свойства смеси – что-то среднее между свойствами обоих веществ в чистом виде. Матцгер и его коллеги вместо этого попробовали использовать метод совместной кристаллизации из общего раствора – таким образом, были получены молекулярные кристаллы, которые содержат оба вещества одновременно: 2 молекулы CL-20 и 1 молекула октогена.
Изучив свойства данного соединения, ученые выяснили, что скорость детонации равняется 9480 метрам в секунду – то есть, где-то посередине между скоростями октогена и CL-20 в чистом виде. Зато стабильность практически такая же, как и у чистого октогена (авторы считают, что это достигается за счет формирования дополнительных водородных связей, стабилизирующих молекулу CL-20, между двумя типами молекул). Кроме того, плотность кристалла приблизительно на 20 процентов выше, чем у октогена. Это делает смесь еще более эффективной. Другими словами, такой кристалл в сравнении с октогеном оказывается существенным улучшением и перспективным кандидатом на роль «лучшего в мире взрывчатого вещества».
В идеальном взрывчатом веществе обязательно должны быть сбалансированы максимальная взрывчатая сила и максимальная стабильность при транспортировке и хранении. Кроме того оно должно обладать максимальной плотностью химической энергии, минимальной стоимостью производства и, желательно, экологической безопасностью. Добиться этого нелегко, поэтому во время разработок в данной области, как правило, берут уже зарекомендовавшие себя формулы – гексоген, ТНТ, гексанитростильбен, пентрит и тому подобные – и пытаются улучшить нужную характеристику без ущерба для остальных. Новые соединения создаются крайне редко.
Интересным исключением из данного правила может стать гексанитрогексаазаизовюрцитан (CL-20), который готов войти в список самых популярных взрывчатых веществ. Его впервые синтезированный в 1986 году в Калифорнии (отсюда CL в сокращенном названии). Химическая энергия вещества содержится в максимально плотном виде. Промышленным производством CL-20 сегодня занимаются считанные компании, а его стоимость составляет более 1300 долларов за кг. Однако, по мнению экспертов, в случае перехода к большим масштабам синтеза стоимость упадет в 5-10 раз.
Сегодня одно из наиболее эффективных боевых взрывчатых веществ – октоген, использующийся в пластических зарядах. Стоимость октогена составляет около 100 долларов за кг. Но CL-20 демонстрирует гораздо большую мощность: в тестах на проникающую способность через стальные блоки он оказался на 40 процентов эффективнее. Данная мощь обеспечивается за счет большей скорости детонации (9660 метров в секунду против 9100) и большей плотности вещества (2,04 против 1,91 г/см3).
Такая невероятная сила дает возможность считать, что CL-20 особенно будет полезен при использовании с компактными боевыми системами, например современными БПЛА. Однако он очень чувствителен к сотрясениям и ударам – примерно так же как пентрит, соединение, которое является наиболее чувствительным из всех используемых сегодня взрывчатых веществ. Первоначально предполагалось, что CL-20 можно будет использовать вместе с пластиковыми связывающими компонентами (в соотношении 9:1), однако при снижении опасности детонации параллельно снижается взрывчатая сила.
Структура молекулы CL-20
Словом, история CL-20, которая началась в 1980-х годах, пока оборачивалась не очень удачно. Но химики продолжают экспериментировать с CL-20. Одним из таких химиков стал американский профессор Adam Matzger (Адам Матцгер), под руководством которого гексанитрогексаазаизовюрцитан, кажется, удалось усовершенствовать до приемлемого вида. Ученые попробовали изменить не структуру вещества, а его форму.
Здесь необходимо сказать, что если взять 7 кристаллов двух различных веществ, отдельная молекула кристалла окажется в окружении таких же, как и она, соседей. При этом свойства смеси – что-то среднее между свойствами обоих веществ в чистом виде. Матцгер и его коллеги вместо этого попробовали использовать метод совместной кристаллизации из общего раствора – таким образом, были получены молекулярные кристаллы, которые содержат оба вещества одновременно: 2 молекулы CL-20 и 1 молекула октогена.
Изучив свойства данного соединения, ученые выяснили, что скорость детонации равняется 9480 метрам в секунду – то есть, где-то посередине между скоростями октогена и CL-20 в чистом виде. Зато стабильность практически такая же, как и у чистого октогена (авторы считают, что это достигается за счет формирования дополнительных водородных связей, стабилизирующих молекулу CL-20, между двумя типами молекул). Кроме того, плотность кристалла приблизительно на 20 процентов выше, чем у октогена. Это делает смесь еще более эффективной. Другими словами, такой кристалл в сравнении с октогеном оказывается существенным улучшением и перспективным кандидатом на роль «лучшего в мире взрывчатого вещества».
Информация