Présentation

Article

1 - PRÉSENTATION

2 - APPLICATIONS

  • 2.1 - Poudres de munitions
  • 2.2 - Propergols
  • 2.3 - Explosifs primaires
  • 2.4 - Explosifs secondaires

3 - QUELQUES DÉFINITIONS

4 - STRUCTURE MICROSCOPIQUE

  • 4.1 - Cristaux moléculaires
  • 4.2 - Cristaux ioniques
  • 4.3 - Polymères
  • 4.4 - Liquides
  • 4.5 - Matériaux hybrides

5 - THÉORIE

6 - INITIATION

7 - INGÉNIERIE MOLÉCULAIRE

Article de référence | Réf : AF6710 v1

Structure microscopique
Matériaux énergétiques

Auteur(s) : Didier MATHIEU, Sylvain BEAUCAMP

Date de publication : 10 oct. 2004

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

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).

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

Auteur(s)

  • 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).

Nota :

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.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-af6710


Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

4. Structure microscopique

D’après ce qui précède, il est clair que certains types de matériaux ne peuvent fournir de bons candidats en tant que matériaux énergétiques. Dans une substance dont tous les atomes présentent une électronégativité comparable (en particulier, si elle est constituée d’un seul élément), aucun gain énergétique notable ne peut être obtenu par échange d’électrons (à moins que ces atomes ne présentent des états d’oxydation différents, comme les atomes d’azote des groupements azides —N3 ). D’autre part, un matériau énergétique ne peut être métallique, car la mobilité des électrons dans un métal leur permet d’adopter leur répartition d’énergie minimale. De même, les interactions entre atomes dans les solides inorganiques covalents (tels que des oxydes) autorisent les échanges électroniques à travers les liaisons.

En revanche, dans un matériau moléculaire ou ionique, l’absence d’interactions covalente ou métallique limite les possibilités de transfert électronique entre molécules ou ions. Cette contrainte favorise l’existence de distributions électroniques métastables et, par conséquent, le stockage d’une énergie élevée. L’autre solution consiste évidemment à mélanger des matériaux oxydants et réducteurs (qui peuvent alors être métalliques ou covalents). Dans ce cas, les interactions entre constituants ne sont pas de nature à permettre un échange spontané d’électrons.

En pratique, il est très difficile de concilier des valeurs élevées de ρ 0 et de Δ f H o avec un bilan d’oxygène Ω proche de zéro sans compromettre la stabilité du système. Le choix d’un type de matériau détermine laquelle des trois propriétés (ρ 0 , Δ f H o ou Ω ) tend à être sacrifiée, comme illustré sur la figure 5 et détaillé dans ce paragraphe.

4.1 Cristaux moléculaires

Il s’agit de cristaux de molécules énergétiques électriquement neutres. Leur cohésion est assurée par des interactions relativement faibles (électrostatiques peu intenses, Van der Waals et éventuellement liaisons hydrogène) par rapport aux interactions...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Structure microscopique
Sommaire
Sommaire

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).

  • ...

1 Thèses récentes

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).

HAUT DE PAGE

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS