Miljøsikker rød blændingsraket skifter fyrværkeri, soldat teknologi

Forskere ved U.S. Army Research Laboratory og Ludwig Maximilian University i München, Tyskland har udviklet et miljøvenligt rødt lys, der er populært i fyrværkeri og blandt soldater, der bruger dem til træning og slagmarksoperationer som signaludstyr.

Formlen er en lithium-baseret pyroteknisk sammensætning af rødt lys af høj renhed og farvekvalitet, og undgår en liste over miljømæssigt stødende elementer, nemlig strontium og chlorerede organiske materialer begge anses for at være farlige for mennesker.

Den nye formulering er baseret på et ikke-hygroskopisk dilithium nitrogen-rigt salt, der fungerer som både oxidationsmiddel og rødt farvestof. Formuleringen kan tiltrække interesse fra det civile fyrværkeri og militære pyrotekniske miljøer for videre udvikling, da de begge har en egeninteresse i udviklingen af ​​miljøbevidste formuleringer, udtalte ARL's Dr. Jesse J. Sabatini, en forskningskemiker, som sammen med universitetets professor Thomas M. Klapötke var medforfatter til en artikel i en nylig udgave af Angewandte Chemie.

For at opnå rød-lys-emission af høj farverenhed, forfatterne rapporterer en formulering bestående af pulveriseret magnesium og hexamin som brændstoffer, nitrocellulose, et epoxy bindemiddel system, og et lithiumbaseret salt med højt nitrogenindhold, som både fungerer som oxidationsmiddel og farvestof. Når man brænder, denne formulering viste sig at udvise en relativt køligt brændende flamme, samtidig med at der produceres passende mængder rødt lysemitterende atom lithium. Selvom der stadig er behov for yderligere optimering for at forbedre lysstyrken af ​​Li-baserede rødt lys-udsendende lysflammer, dette repræsenterer det første kendte eksempel på en vellykket rød-lys-emitterende formulering af høj farvekvalitet og renhed baseret på lithium, der ikke indeholder nogen perchlorater, halogenerede materialer eller strontiumbaserede materialer.

Historisk set, formuleringerne til rødt lysemitterende pyrotekniske formuleringer omfattede pulverformede metalbrændstoffer som magnesium og aluminium, strontiumnitrat- og perkloratoxidationsmidler, samt kulstofbaserede klorerede organiske materialer såsom poly(vinyl)chlorid.

"Når disse formuleringer brændes, et stærkt rødt lys frembringes; forårsaget af dannelsen af ​​strontium (I) chlorid (SrCl). SrCl er en dyb rød lys-emitter, og det er, hvad der er kendt som en metastabil molekylær emitter; en emitter, der ikke er stabil i jordtilstanden ved lave temperaturer, men som er stabil i den exciterede tilstand under en højtemperaturforbrændingsproces. Desværre, perklorater, klorerede organiske materialer og strontiumbaserede materialer, der findes i traditionelle rødt lys-udsendende pyrotekniske formuleringer, falder i unåde ud fra et miljømæssigt perspektiv, og står over for stigende kontrol og/eller lovgivningsmæssige tiltag fra EPA, " sagde Sabatini.

Forfatterne citerede en nylig EPA-rapport, der fandt strontium som potentielt skadeligt for menneskers sundhed, specifikt at det erstatter calcium i knoglen, forstyrrer knoglestyrken, og påvirker dermed skeletudviklingen hos børn og unge. I 2014, EPA traf en foreløbig beslutning om at begynde at regulere mængden af ​​strontium i drikkevand. Strontium er blevet påvist i 99% af alle offentlige vandsystemer og på et problemniveau i 7% af de offentlige vandsystemer i USA. Mens amerikanske militære træningspladser ikke var inkluderet i undersøgelsen, disse faciliteter kan også vise forhøjede koncentrationer af strontium, givet tilstedeværelsen af ​​strontium i aktuelt anvendte rødt lys-lysende signalerende pyrotekniske sammensætninger.

Det næste trin i denne forskning er at gøre den strontium- og halogenfri røde flare, som holdet udviklede, lysere, Sagde Sabatini. "Med andre ord, der skal nu gøres bestræbelser på at øge lysstyrken af ​​formuleringen eller et nært afledt heraf. Dette kan gøres sideløbende med at lave det, der kaldes prototypeeksperimenter, hvor de nye flare -formuleringer kan testes på større skalaer. Forbedringerne i lysstyrken og de store prototypetest vil være nødvendige for at skubbe teknologien fremad. "