¡La investigación experimental sobre la detección de bombas de dispositivos láser de alta intensidad marca el comienzo de un progreso clave!

Es bien sabido que la cinética de reacción de los materiales que contienen energía es un factor clave para determinar las propiedades y la seguridad de la explosión, pero la complejidad del proceso de reacción y la falta de medios experimentales siguen siendo un desafío clave para la investigación experimental y el modelado fino. Para predecir con precisión las propiedades de detonación y seguridad de los materiales que contienen energía, es fundamental aclarar sus mecanismos de reacción y procesos cinéticos.
Por otro lado, los experimentos de bomba-sonda en grandes dispositivos láser proporcionan una variedad de combinaciones flexibles de carga y sonda para estudiar la cinética de reacción y los procesos cinéticos de explosivos de alta potencia en una gran escala espacial y temporal.
En una revisión reciente publicada en Energetic Materials Frontiers, un grupo de investigadores de China describió la investigación, los métodos experimentales avanzados de sonda de bomba y los avances en dispositivos láser de gran tamaño.
Entre los hallazgos, el equipo de científicos presenta resultados preliminares sobre explosiones hiperimpulsadas, imágenes dinámicas de volantes, difracción de rayos X de explosivos dinámicos y dinámica de estados excitados. Además, describen métodos para estudiar la deformación interna, las transiciones de fase y la dinámica ultrarrápida bajo carga dinámica con alta resolución espacial y temporal que tienen el potencial de revelar la complejidad de la dinámica de reacción explosiva.
"Estos experimentos representan un gran desafío, ya que el desarrollo de una nueva generación de diagnósticos in situ hasta longitudes milimétricas es crucial". Dijo Gen-bai Chu, primer autor del artículo.
"El objetivo final de los experimentos con sondas de bomba que combinan sondas ópticas y de rayos X (u otras partículas) es lograr imágenes en femtosegundos de reacciones químicas en superficies e interfaces de materiales o enterradas en muestras comprimidas con resolución espacial a escala atómica".
Los autores identificaron cuatro pasos clave:
En primer lugar, los explosivos del tamaño de una micra impulsan un rango de presión ajustable desde ignición a baja presión hasta explosiones hiperimpulsadas cargadas con láser.
En segundo lugar, las imágenes de rayos X transitorios de alta resolución permiten el estudio de la evolución microestructural de explosivos de alta energía bajo carga dinámica, lo cual es importante para la optimización del rendimiento de las láminas explosivas y para el diseño de dispositivos iniciadores nuevos y confiables.
En tercer lugar, la estructura cristalina, la fracción de fase, el tamaño de las partículas y los productos de reacción química de los explosivos bajo carga dinámica son factores importantes para comprender el mecanismo de detonación de los explosivos.
Finalmente, la espectroscopia láser ultrarrápida permite el estudio de cambios estructurales, geométricos y químicos bajo excitación electrónica o vibratoria.
Chu concluye: "De cara al futuro, los experimentos con sondas de bomba se pueden utilizar para estudiar reacciones complejas que incluyan reacciones químicas y efectos de acoplamiento de ondas de choque para obtener información sobre la ruptura/formación de enlaces, las poblaciones de energía locales y su redistribución, los cambios estructurales y estequiométricos, la separación de fases, y dinámica bajo carga dinámica. ''