Как новый материал изменит космическую отрасль?
Группа химиков под руководством профессора Майкла Йенга разработала соединение под названием диборид марганца (MnB2). Главное его преимущество – огромное количество энергии, высвобождаемой при зажигании. По подсчетам, новый материал имеет на 20% выше энергетическую плотность по весу и примерно на 150% по объему, если сравнивать с алюминием, который сегодня является компонентом твердого ракетного топлива, пишет 24 Канал со ссылкой на Journal of the American Chemical Society.
Смотрите также Уникальный метеоритный алмаз, прочнее любых земных аналогов, воссоздали в лаборатории
На практике это означает, что для выполнения космических миссий понадобится значительно меньше горючего. Благодаря этому на борту корабля освободится драгоценное пространство, которое можно будет использовать для размещения дополнительного научного оборудования, припасов или инструментов. Кроме того, на обратном пути появится возможность доставить на Землю больше образцов для исследований.
Несмотря на свою мощность, диборид марганца является удивительно стабильным и воспламеняется лишь под действием источника воспламенения, например, керосина.
Идея о необычных свойствах диборидов появилась еще в 1960-х годах, однако долгое время их изучение было невозможным из-за сложности синтеза. Современные технологии позволили ученым наконец создать соединение, которое ранее существовало лишь в теории. Для получения диборида марганца требуются экстремальные условия. Порошки марганца и бора спрессовывают и помещают в специальную камеру, где под действием электрического тока нагревают почти до 3000 градусов по Цельсию. После этого расплавленное вещество быстро охлаждают, чтобы зафиксировать его уникальную структуру.
Секрет высокой энергии материала кроется в его молекулярном строении. Компьютерное моделирование, проведенное аспирантом Грегори Джоном, показало, что кристаллическая решетка соединения деформирована. Ее можно представить как сэндвич-мороженое, где внешние слои состоят из шестиугольников. Эти шестиугольники не идеально симметричны, а немного искривлены. Эта деформация создает напряжение, подобно растянутой пружине или батуту, на котором стоит тяжелый груз. Именно в этом напряжении и сохраняется огромная потенциальная энергия, которая высвобождается при зажигании.
Потенциальные применения
Потенциал диборида марганца не ограничивается только космосом. Ученые считают, что его можно использовать для усиления каталитических нейтрализаторов в автомобилях и даже как катализатор для расщепления пластика.
О применении в вооружении никто не говорит, но, как можно понять, Пентагон вряд ли оставит это без внимания, ведь новое топливо может сделать ракеты легче, сохраняя их дальность полета. Или наоборот – оставить ту же самую массу, но значительно увеличить дальность и скорость полета.