Ученые из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) провели исследования воздействия ударов на высокоэнергетическую взрывчатку, использовав в экспериментах перекись водорода, как вещество, наиболее удобное для отслеживания происходящих в нем процессов. Результаты исследований опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry A, а их краткое изложение приводится в пресс-релизе LLNL.
В эксперименте использовалась методика экспериментального изучения сверхбыстрых ударных волн и молекулярной динамики, позволяющие полнее понять процесс химической инициации взрывчатых веществ и их детонации. В эксперименте использовалась алюминиевая пленка толщиной 0,001 миллиметра, одной стороной нанесенная на стекло, а другой ─ соприкасающаяся с перекисью водорода.
В ходе эксперимента алюминиевая пленка подвергалась кратковременному воздействию лазерного импульса. В результате такого воздействия на поверхности пленки со стороны стекла образовывалась плазма, которая резко расширялась, создавая тем самым необходимые ударные волны. Затем под воздействием удара начиналось разрушение химических связей в перекиси водорода; вещество распадалось на воду и кислород.
По данным LLNL, в первые 50 пикосекунд после удара начиналось разрушение химических связей в перекиси водорода, а через сто пикосекунд процесс полностью завершался. В результате разрушения химических связей локальное увеличение температуры превысило 1,5 тысячи градусов Цельсия (аналогичная температура возникает внутри кавитационных пузырьков). Одновременно возникала ударная волна, давление в которой достигало 200 тысяч атмосфер.
Одновременный рост температуры вещества при ударе и возникновение ударных волн способны вызвать процесс дефлаграции (дозвуковое химическое горение), а затем детонации (сверхзвукового распространения процесса горения в веществе с выделением большого количества энергии). Согласно заявлению LLNL, процессы, происходящие в веществе между ударом и детонацией, пока еще плохо изучены. Эксперименты на перекиси водорода позволяют лучше понять эти процессы.