گروهی از محققان فرانسوی یک ماده کامپوزیتی ساخته‌اند که چگالی انرژی آن معادل چگالی انرژی نیتروگلیسیرین و دمای خوداشتعالی آن ۴۱۰ درجه سانتی‌گراد است. از این ماده می‌توان برای تأمین انرژی سیستم‌های مختلف در کاربردهای فضایی و زیست‌محیطی بهره برد.
تولید ماده کامپوزیتی با دمای خوداشتعالی پایین و چگالی انرژی بالا
محققان آزمایشگاه آنالیز و معماری سیستم‌ها (CNRS) در تولوس فرانسه به‌همراه
پژوهشگرانی از مرکز میان‌دانشگاهی تحقیقات و مهندسی مواد (دانشگاه تولوس)
یک ماده کامپوزیتی ساخته‌اند که چگالی انرژی آن به‌عنوان یک ماده انفجاری
جامد معادل چگالی انرژی نیتروگلیسیرین است. در تولید این ماده از یک فرایند
تولید خلاقانه استفاده شده است که در آن، نانوذرات در تماس با رشته‌های DNA
قرار داده می‌شوند. سپس این رشته‌های DNA انواع مختلف نانوذرات استفاده شده
را آرایش می‌دهند. انرژی آزاد شده و دمای احتراق این ماده انفجاری جدید جزء
بهترین نتایجی است که تاکنون در نوشته‌های علمی منتشر شده است. از این ماده
می‌توان برای تأمین انرژی سیستم‌های مختلف در کاربردهای فضایی و زیست‌محیطی
بهره برد.
دو جزء اصلی این ماده کامپوزیتی نانوذرات آلومینیوم و اکسید مس هستند. با
وجودی که ایده استفاده از ترکیب آلومینیوم و اکسید مس برای تولید انرژی
جدید نیست (از این ترکیب زمانی برای جوش دادن ریل‌های راه اهن استفاده می‌شد)،
اما این برای اولین بار است که از رشته‌های DNA برای آرایش دادن این ذرات
بهره برده می‌شود.
اما چرا در این کار از DNA استفاده شده است؟ دو رشته مکمل DNA زمانی که
کنار یکدیگر قرار بگیرند، با یکدیگر پیوند یافته و یک زنجیره دورشته‌های
محکم را ایجاد می‌کنند (همانند رشته‌های DNA درون سلول‌های بدن). محققان از
این ویژگی پیوندیابی استفاده کرده‌اند. آنها رشته‌های مکمل DNA را به‌صورت
جداگانه روی ذرات نانومقیاس آلومینیوم و اکسید مس پیوند دادند؛ سپس این دو
نانوذره مختلف را که با رشته‌های DNA روکش‌دهی شده بودند، با یکدیگر مخلوط
نمودند. در نتیجه رشته‌های مکمل هم روی هر نوع نانوذره با یکدیگر پیوند
یافته و پودر اولیه آلومینیوم و اکسید مس را به یک ماده جامد فشرده تبدیل
می‌سازند که در دمای ۴۱۰ درجه سانتی‌گراد به‌صورت خودبه‌خودی شعله‌ور می‌شود.
این یکی از پایین‌ترین دماهای احتراق خودبه‌خودی است که تاکنون گزارش شده
است.
علاوه بر دمای اشتعال پایین، مزیت دیگر این کارمپوزیت دارا بودن چگالی انرژی بالا،
در حد چگالی انرژی نیتروگلیسیرین است. احتراق مقدار مشخصی از این ماده کامپوزیتی در
مقایسه با ترکیب مجزای آلومینیوم و اکسید مس، انرژی بیشتری آزاد می‌کند. این محققان
با بهره‌گیری از مساحت سطحی بالای نانوذرات توانسته‌اند به بیشترین مقدار انرژی
آزاد شده‌ی ممکن از نظر تئوری برای این واکنش گرمازا دست یابند.
جزئیات این کار در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.
