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2025-09-30 20:34:00
アルバニーの化学者大学は、ロケット燃料に革命をもたらし、宇宙飛行をより効率的にすることができる新しい高エネルギー化合物を作成しました。点火すると、化合物は、現在の燃料と比較して、その重量と体積に比べてより多くのエネルギーを放出します。ロケットでは、これは同じ飛行時間またはペイロードに電力を供給するのに必要な燃料が少なく、ミッションクリティカルな物資の余地が増えます。彼らの研究は、に掲載されました Journal of the American Chemical Society。
「ロケット船では、スペースはプレミアムです」と、その研究室が作業を主導した化学のマイケル・ヨン助教授は語った。 「あらゆるインチを効率的に梱包する必要があり、搭載されたものはすべて可能な限り軽量である必要があります。新しい化合物を使用してより効率的な燃料を作成すると、燃料貯蔵に必要なスペースが少なくなり、研究に使用される機器を含む機器の部屋が解放されます。帰りの航海では、サンプルを家に持ち帰るためのスペースが増える可能性があります。」
新しく合成された化合物であるジボリドマンガン（MNB2）は、現在、ソリッドロケットブースターで使用されているアルミニウムと比較して、体重によって20％以上エネルギーが高く、体積で約150％エネルギーがあります。非常にエネルギッシュであるにもかかわらず、それは非常に安全であり、灯油のような点火剤に出会った場合にのみ燃焼します。
熱を作るのに熱がかかります
マンガンジボライは、異常な特性を持っていると考えられる化合物のクラスに属しますが、これらの特性が伴う正確なものを実際に生産できないことによって制限されていることを探ることができます。
「1960年代にジボリデスは最初に注目を集め始めました」と、ヨンと一緒に働くウルバニー博士の学生ジョセフ・ドアンは言いました。 「これらの最初の外観以来、新しいテクノロジーにより、かつては存在すると仮定されていた化合物を実際に合成することができます。
「周期表の要素について私たちが何をしているのかを知っているので、マンガンジボリドは構造的に非対称で不安定であると疑っていました – 一緒に非常にエネルギッシュにする要因 – が、最近までそれをテストできませんでした。
合成するマンガンジボリドには、「アークメルター」と呼ばれるツールを使用して極端な熱が発生する必要があります。最初のステップでは、マンガンとホウ素の粉を一緒にペレットに押し込むことが含まれます。ペレットは、小さな補強型のガラス室に配置されます。アークメルターは、ペレット上の狭い電流を訓練し、3,000°Cを超える3,000°Cを超える焦点に加熱します。次に、溶融物質を急速に冷却して、構造を所定の位置にロックします。原子レベルでは、このプロセスにより、中央のマンガン原子が他の多くの原子に結合するように強制され、コイル状のスプリングのようにきつく詰め込まれた過度に混雑した構造を作ります。
3 … 2 … 1 …変形！
新しい化合物を探索するとき、化合物を物理的に生成できることが重要です。また、なぜそれが動作するのかをよりよく理解するために、その分子構造を定義できる必要があります。
Computational Chemist Alan Chenと協力しているUalbany PhDの学生Gregory Johnは、マンガンジボライの分子構造を視覚化するためにコンピューターモデルを構築しました。これらのモデルは、重要な何かを明らかにしました。「変形」として知られる微妙なスキューは、化合物に高いポテンシャルエネルギーを与えます。
これがそれを想像する別の方法です。
「平らなトランポリンを想像してみてください。それが平らなときにエネルギーはありません」とヨンは言いました。 「トランポリンの中心に巨大な重量を置くと、そのストレッチはトランポリンによって保存されているエネルギーを表します。トランポリンは、オブジェクトが除去されると放出されるトランポリンによって放出されます。
新しい材料には新しい化合物が必要です
「ホウ素ベースの化合物には、他の既存の化合物とは異なり、それらを振る舞わせる異常な特性を持つべきであるという化学者の間では、このコンセンサスがあります」と化学のアラン・チェンの准教授は述べた。 「これらの特性と行動が何であるかを把握するための継続的な探求があります。この種の追求は、より硬くてより強力なより強力な材料を作成するには、最新の化学物質を築く必要があります。これは、ロケット燃料、触媒コンバーター、さらにはリサイクルプラスチックのためのプロセスを改善できる発見を伴うものです。
「この研究は、科学的プロセスの素晴らしい例でもあります。研究者は、特定のアプリケーションがどのようなアプリケーションが出現するかがわからない場合でも、興味深い化学的特性を追求します。
ホウ素化合物に対するYeungの関心は、彼がロサンゼルスのカリフォルニア大学の卒業生だったときに始まりました。彼のプロジェクトは、ダイヤモンドよりも難しい化合物を発見することを目指していました。
#新しいロケット燃料コンパウンドは150のエネルギーを詰め込みます