Атомно-силовая микроскопия кристаллов энергетических материалов для повышения безопасности обращения с ними

Актуальность решения обозначенной выше проблемы обусловлена необходимостью повышения безопасности при производстве, хранении, исследовании, применении и транспортировке порошковых энергетических материалов (ЭМ). Так, в случае ЭМ, обладающих низкой сыпучестью, высокая чувствительность к механическим воздействиям приводит к неконтролируемым возгораниям и взрывам технологических производственных линий, что влечет за собой техногенные аварии, травмы, поломку исследовательского и промышленного оборудования, материальные потери. На сегодняшний день установлено, что чувствительность порошкообразных ЭМ к удару зависит от размера и формы отдельных частиц, кристаллической структуры, шероховатости поверхности граней и плотности дефектов. В то же время локальные механические свойства граней кристаллических материалов в значительной степени определяются этими же факторами. Таким образом, исследуя отклик отдельных частиц на механическое воздействие на микро- и наноуровне, можно получить новую информацию о наиболее важной начальной стадии процесса инициирования, которая приводит к необратимым физико-химическим превращениями в порошкообразных ЭМ и определяет степень безопасности при обращении с ними. В предлагаемом проекте с использованием современных методик атомно-силовой микроскопии (АСМ) будет детально проанализирована связь морфологических, механических и электрических свойств поверхности частиц с кристаллическими свойствами и макроскопическими характеристиками порошков ЭМ. На основании полученных результатов будут установлены зависимости чувствительности ЭМ к удару и трению и сыпучести от размера кристаллических частиц, величины электрического заряда на их поверхности, модуля упругости и локальной жесткости их граней, параметров кристаллической решетки, ориентации граней и дефектности кристаллов. Кроме того, будут разработаны практические рекомендации по предварительной оценке чувствительности новых синтезированных ЭМ на основании АСМ-исследования свойств их поверхности. Научная новизна исследований заключается в возможности прогнозирования макроскопических свойств перспективных и широко применяемых энергоемких соединений (чувствительность к удару и трению и сыпучесть) по результатам исследования свойств поверхности их частиц с помощью атомно-силовой микроскопии.