Jak działają materiały wybuchowe?

Istnieją dwa rodzaje materiałów wybuchowych: materiały wybuchowe o niskiej zawartości, takie jak proch strzelniczy, i materiały wybuchowe, takie jak TNT. Niski poziom materiałów wybuchowych to na ogół mieszanka substancji palnej i utleniacza, który pali się (deflagruje) z prędkością od kilku cm / s do 400 m / s, ale zwykle w dolnej części tej skali. Wysokie materiały wybuchowe to raczej związki chemiczne (jeden rodzaj cząsteczki) niż duet - one detonują raczej niż deflagrują, wytwarzając naddźwiękową falę uderzeniową o wartości 1000 - 9 000 m / s.

Niski poziom materiałów wybuchowych działa w taki sam sposób, jak działa spalanie drewna lub węgla: łącząc ze sobą palną substancję z utleniaczem w wystarczającej temperaturze, powstaje ciepło i szybko rozszerzające się gazy. W zależności od poziomu tlenu w otaczającym ośrodku deflagracja zachodzi z mniej więcej prędkością i gwałtownością. Na wyższych poziomach deflagracje przypominają detonacje.

Wysokie materiały wybuchowe są związkami niestabilnymi chemicznie, często obejmującymi kilka grup azotanowych. Pod wpływem wysokiej temperatury lub wstrząsu mechanicznego, materiały wybuchowe gwałtownie zmieniają strukturę molekularną, przekształcając się w produkty reakcji i uwalniając dużo energii w procesie.

Istnieje dziewięć pierwotnych sekwencji reakcji, które składają się na część procesu detonacji materiałów wybuchowych, zwanych priorytetami. Na przykład Priorytet 1 obejmuje połączenie metalu z chlorem, uwalniając nadmiar energii w procesie. Inne priorytety obejmują połączenie wodoru z chlorem, metalu z tlenem, węgla i tlenu, wodoru i tlenu, tlenku węgla i tlenu, azotu ze sobą, tlenu ze sobą i wodoru ze sobą. W każdym materiale wybuchowym może wystąpić kilka z tych reakcji, z których każda uwalnia duże ilości energii.

Ponieważ niektóre materiały wybuchowe wymagają detonacji ekstremalnego ciepła, należy stworzyć łańcuchy wybuchowe, w których jeden materiał wybuchowy o niższej energii jest detonowany przez nasadkę blasterową, która następnie stanowi podstawę do wybuchu dodatkowej substancji.

Cztery standardowe cechy, jakie musi posiadać związek lub mieszanina, aby zakwalifikować je jako materiał wybuchowy, to gwałtowna ekspansja gazów, wytwarzanie ciepła (reakcja egzotermiczna), szybkość reakcji i inicjacja reakcji, co oznacza, że ​​materiał wybuchowy można zapalić w kontrolowana moda. Inną pożądaną jakością materiałów wybuchowych do praktycznych zastosowań jest ograniczona toksyczność.