Высокоэнергетические соединения как фундаментальная основа создания энергонасыщенных материалов и систем двойного назначения

Объектом исследования в проекте являются высокоэнергетические соединения и энергонасыщенные материалы. Цель НИР состоит в проведении комплекса фундаментальных и проблемно-ориентированных исследований, направленных на создание опережающего научно-технического задела в области разработки новых высокоэнергетических соединений и энергонасыщенных материалов для использования в ракетной технике, высокоскоростных, в том числе гиперзвуковых, летательных аппаратах, боеприпасах, а также для получения ценных продуктов гражданского назначения. Методология проведения исследований заключается в прогнозировании структур и разработке методов синтеза перспективных высокоэнергетических азот-кислородных соединений, углеводородов, мономеров и полимеров, композитных материалов, и исследовании их физико-химических и энергетических характеристик с использованием комплекса современных аналитических методов. В ходе реализации III этапа проекта следующие результаты: Разработаны методы синтеза новых энергоемких полиазот-кислородных соединений, в том числе производных фуразана, фуроксана, азидо-1,2,4,5-тетразина, азидотриазолотетразина, пиразола, пиразолилоксатриазола, а также циклических нитраминов, функционализированных азидными и нитроэфирными заместителями. Разработан метод формирования микрочастиц ε-CL-20, в том числе флегматизированных полимерными пленками, в среде суб- и сверхкритического диоксида углерода и 1,1,1,2-тетрафторэтана и определены их физико-химические свойства. Синтезированы новые активные мономеры и полимеры, включающие нитраминные фрагменты, получены данные об их физико-химических и энергетических характеристиках, а также параметрах безопасности. Отработаны методы синтеза разветвленных мономеров и олигомеров, содержащих фрагменты тетразина, триазина и триазола. Получена серия новых напряженных циклопропановых углеводородов, в том числе содержащих в молекуле ацетиленовые и циклобутановые группы. Получены комплексы включения неполных нитратов циклодекстрина с энергоемкими соединениями и исследованы их свойства. Разработаны методы получения термически устойчивых макроциклических комплексов солей динитразовой кислоты с пониженной чувствительностью к механическим воздействиям. Синтезированы бис(дифторамино)азо- и азоксидифуразаны с высокими энергетическими характеристиками, а также нитропроизводные боразина, с помощью расчетов и экспериментально определены свойства полученных соединений. Определена структура кристаллов и, с помощью температурного рентгеновского метода, точки фазовых переходов потенциального диспергатора твердых топлив для газогенерирующих двигателей – 7-(тетразол-5-илметил)-7Н-трифуразано[3,4-b:3′,4′-d:3″,4″-f]азепина. Получены новые данные о стационарных детонационных волнах и критических режимах детонации смесей тетранитрометана с ацетоном (10-40% масс.), впервые зарегистрирована структура зоны реакции без химпика. Впервые синтезированы пропаргилдифуразанофуроксаноазепин и пропаргилтрифуразаноазепин – потенциальные компоненты топлив для ПВРД, определены их стандартные энтальпии образования и термостабильность. Предложены новые рецептуры СТРТ, порохов и взрывчатых составов, включающие сополимеры уретанового типа на основе нитрата циклодекстрина. Разработан одностадийный процесс создания 3D-прототипов изделий из энергоемких материалов и определены физические и баллистические свойства изготовленных образцов. Предложена математическая модель движения в сопле и экструзии при 3D печати композиций на основе полимерного связующего и порошков, основанная на механике жидкости и проведено параметрическое исследование модели. Разработаны взрывчатые составы пониженного риска и проведена комплексная оценка их взрывчатых и физико-химических свойств. На основе азот-кислородных гетероциклов синтезированы катион-анионные молекулярные магнетики, содержащие органические катион- и анион-радикалы, определены условия индуцирования магнитных кооперативных эффектов в них. Выявлены перспективные NO-доноры в ряду высокоэнергетических структур, полученных в ходе выполнения проекта. Синтезированы нитро- и азидопроизводные оксиранов, спиросочлененных с циклооктановым фрагментом, а также циклооктансодержащие изоксазолины с высокой противораковой активностью. Определена устойчивость и цитотоксичность микроразмерных гидрогелей на основе гиалуроновой кислоты и альгината натрия, содержащих инкапсулированые модельные и биологически активные соединения. Получены производные [1,2,4]триазоло[1,5-b][1,2,4,5]тетразина, превосходящие по эффективности действия известный фунгицид триадимефон. Разработан автоматизированный измерительный комплекс дистанционного обнаружения следовых количеств взрывчатых веществ методом активного формирования спектральных изображений. Сформулированы научно-технические заделы и выработаны рекомендации по постановке НИОКР для разработки промышленных технологий получения новых компонентов и связующих, а также новых СТРТ, порохов и взрывчатых составов.