CL-20 (don't try this at home)

Om het definitieve militaire explosief te maken moet je twee iets minder goede explosieven in één en hetzelfde kristal verwerken. Computersimulaties suggereren dat succes gegarandeerd is, melden Amerikaanse onderzoekers in het tijdschrift Crystal Growth & Design.

Het experimentele gedeelte beperkt zich tot de productie van een paar kleine kristalletjes en het voorzichtig testen van de stabiliteit door er een gewicht op te laten vallen. Als de simulaties een beetje kloppen, is het ook wel zo verstandig om proefjes met grotere hoeveelheden niet te doen in de eigen zuurkast.

In feite richtte het onderzoek zich op het bruikbaar maken van 2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexa-aza-isowurtzitaan, afgekort CL-20. Eerdere experimenten hebben aangetoond dat dit een uiterst krachtig explosief is, in elk geval sterker dan HMX (1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazacyclooctaan) dat nu als state-of-the-art geldt. Voor militaire doeleinden is CL-20 echter onbruikbaar omdat het de neiging heeft bij geringe mechanische belasting voortijdig te ontploffen.

Adam Matzger (University of Michigan) en collega’s probeerden daarom CL-20 te stabiliseren via cokristallisatie met een stabieler explosief. Eerst probeerden ze het met 2,4,6-trinitrotolueen (TNT) maar dat is een veel zwakker explosief zodat de prestaties van het cokristal waarschijnlijk tegen zullen vallen.

Wat wel blijkt te werken is om 2 delen CL-20 en 1 deel HMX samen te laten uitkristalliseren. Met röntgendiffractie is vastgesteld dat dit een gelaagde kristalstructuur oplevert waarin HMX-lagen van 1 molecuul dik worden afgewissled door CL-20 lagen van 2 moleculen dik.

Onder het vallende gewicht blijkt zo’n cokristal net zo stabiel te zijn als een puur HMX-kristal. De onderzoekers vermoeden dat dit komt doordat de verschillende moleculen onderling extra waterstofbruggen vormen. Of die in een explosief echt stabiliserend werken staat niet helemaal vast maar er zijn al vaker aanwijzingen gevonden in die richting.

Volgens computersimulaties met Cheetah 6.0 moet de detonatiesnelheid, die geldt als maat voor de explosieve kracht, echter duidelijk hoger zijn dan die van HMX. Geschat wordt dat de schokgolf zich bijna 400 km/h sneller voortbeweegt.

bron: American Chemical Society

Onderwerpen