Eksplosiv komposit baseret på nanopartikler og DNA kunne være en energikilde for indlejrede mikrosystemer

Et fast sprængstof med en energitæthed svarende til nitroglycerins:dette er kompositmaterialet fremstillet af forskere ved Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systemes (CNRS) i Toulouse, Frankrig, ved hjælp af en innovativ produktionsproces, der bringer nanopartikler i kontakt med DNA-strenge. Disse strenge "samler" derefter de forskellige slags nanopartikler, der anvendes. Den frigivne energi og antændelsestemperaturen for det nye sprængstof er blandt de bedste, der nogensinde er beskrevet i litteraturen. Sprængstoffet kunne således bruges som energikilde til at drive indlejrede systemer, både i rummet og i miljøet. Dette innovative materiale er genstand for en artikel offentliggjort online i tidsskriftet Avancerede funktionelle materialer .

Nanopartikler af aluminium og kobberoxid udgør de to grundlæggende ingredienser i kompositmaterialet. Selvom ideen om at koble aluminium med kobberoxid for at producere energi ikke er ny (de blev engang brugt til at svejse jernbanespor), det er første gang, at DNA-strenge er blevet brugt til at samle dem. Så hvorfor bruge DNA? To komplementære DNA-strenge (dvs. hvis molekyler er i stand til at genkende hinanden) samles selv til en dobbelt helix og forbliver derefter fast bundet sammen, ligesom de er i hver eneste celle i vores krop. Forskerne gjorde brug af disse 'klæbende' egenskaber. De podede separat DNA-strenge på nanoskopiske perler af aluminium og kobberoxid, før de blandede de to typer nanopartikler overtrukket med DNA-strenge. Som resultat, de komplementære strenge på hver type nanopartikel binder, at forvandle det originale aluminium- og kobberoxidpulver til en kompakt, fast materiale, der spontant antændes ved opvarmning til 410 °C (en af ​​de laveste selvantændelsestemperaturer, der hidtil er beskrevet i litteraturen).

Ud over dens lave antændelsestemperatur, denne komposit tilbyder også fordelen ved at have en høj energitæthed, svarende til nitroglycerin:for samme mængde materiale, det producerer betydeligt mere varme end aluminium og kobberoxid taget hver for sig, hvor en væsentlig del af energien ikke frigives. I modsætning, ved at bruge nanopartikler, med deres store aktive overflader, forskerne var i stand til at nærme sig den maksimale teoretiske energi for denne eksoterme kemiske reaktion.

Den høje energitæthed af denne komposit gør den til et ideelt brændstof til nanosatellitter, som vejer en håndfuld kilo og bliver i stigende grad brugt. Sådanne satellitter er for lette til at blive udstyret med et konventionelt fremdriftssystem, når de er i kredsløb. Imidlertid, et par hundrede gram af denne komposit ville give dem tilstrækkelig energi til at justere deres bane og orientering.

Kompositten kan også have et væld af terrestriske anvendelser:tændere til gas i forbrændingsmotorer eller til brændstof i fly og raketdyser, miniature detonatorer, svejseværktøj på stedet, osv. Når dens varme er omdannet til elektrisk energi, kompositten kunne også bruges som en backupkilde til mikrosystemer (såsom forureningsdetektorer spredt gennem miljøet).