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RÉSUMÉ
Un matériau est dit énergétique s’il peut libérer de l’énergie en un temps très court, cette énergie potentielle stockée sous forme chimique provenant d’un arrangement non optimisé de ces atomes. Ces matériaux énergétiques présentent des enthalpies de formation plutôt positives et des densités souvent élevées. Quant à leurs applications, l’énergie dégagée par la réaction exothermique peut être mise à profit sous forme de chaleur (pour chauffer rapidement des conserves), ou pour fournir un travail mécanique (matériaux pour la propulsion ou explosifs).
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Lire l’articleAuteur(s)
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Didier MATHIEU : Docteur en chimie physique - Ingénieur de recherche
-
Sylvain BEAUCAMP : Doctorant - Commissariat à l’énergie atomique - Centre d’études du Ripault
INTRODUCTION
Dès lors que ses atomes ne sont pas disposés selon l’arrangement le plus stable, un matériau quelconque renferme de l’énergie potentielle stockée sour forme chimique. Ce matériau est dit énergétique si cette énergie est susceptible d’être libérée en un temps très court (inférieur à quelques fractions de seconde) lors d’une réaction exothermique (combustion).
Cet article constitue une introduction aux matériaux énergétiques, avec un accent sur la conception de nouveaux produits. Des ouvrages et articles de synthèse sont disponibles pour plus d’informations sur la chimie [1] [2] et la physique [3] [4] de ces matériaux.
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6. Initiation
6.1 Sensibilités
La sensibilité d’un matériau énergétique – autrement dit sa propension à se décomposer sous l’effet d’une sollicitation extérieure, volontaire ou non – est évidemment un aspect extrêmement important.
Différents critères de sensibilité sont définis selon le type de sollicitation considéré (impact, choc, friction, élévation de température…).
un dispositif communément employé pour mesurer la sensibilité d’un explosif à un impact consiste à laisser tomber une masse calibrée sur un échantillon du matériau. La probabilité d’initiation est bien sûr d’autant plus grande que la masse tombe d’une hauteur élevée. La hauteur de chute pour laquelle une décomposition est observée avec une probabilité de 50 % est notée h 50 .
Cette hauteur constitue le critère le plus courant pour estimer la sensibilité à l’impact. L’inconvénient du paramètre h 50 est lié au fait que la réponse d’un matériau à un impact est extrêmement complexe et dépend de très nombreux paramètres, dont certains (tels que la concentration ou la nature des défauts, l’état de surface) sont parfois mal maîtrisés.
Un autre type de test (gap-test ), plus difficile à mettre en œuvre, consiste à propager une onde de choc d’intensité contrôlée dans l’échantillon. Les sensibilités au choc ainsi obtenues sont plus reproductibles et donc plus significatives que les sensibilités à l’impact. Cependant, une comparaison systématique, portant sur un grand nombre de matériaux, a révélé une corrélation significative entre sensibilité au choc et sensibilité à l’impact [18]. Par conséquent, h 50 donne en général une bonne indication de la sensibilité d’un matériau énergétique à l’impact et au choc.
HAUT DE PAGE6.2 Modèles d’initiation
Le mécanisme d’initiation par impact des matériaux énergétiques demeure controversé. Son étude a pour point de départ le constat que,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AKHAVAN (J.) - The chemistry of explosives. - Royal Society of Chemistry (1998).
-
(2) - PAGORIA (P.F.), LEE (G.S.), MITCHELL (A.R.), SCHMIDT (R.D.) - Thermochimica Acta, - 384, p. 187-204 (2002).
-
(3) - BORGHI (R.), DESTRIAU (M.) - La combustion et les flammes. - Technip (1995).
-
(4) - ODIOT (S.) éd - Approches microscopique et macroscopique des détonations. - Éditions de Physique (1988).
-
(5) - LAURENCE livermore national laboratory - * - http://www-cms.llnl.gov/s-t/nanoscale_chemistry.html
-
(6) - WILSON (K.J.) - High energy-density materials : The role of predictive theory. - Ph thesis, université de Floride (2002).
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...
ANNEXES
MATEOS (D.) - Transformation de matériaux énergétiques par oxydation hydrothermale : étude cinétique globale et simulation du procédé en régime permanent sur des composés modèles. - Université de Bordeaux I (2003).
MASSONI (J.) - Un modèle micromécanique pour l’initiation par choc et la transition vers la détonation dans les matériaux solides hautement énergétiques. - Université-Aix-Marseille I (1999).
PEUGEOT (F.) - Étude de la vulnérabilité de matériaux énergétiques à l’agression par jet de charge creuse. - Université de Poitiers (1997).
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