مرور کوتاهی بر اثر نانوذرات اکسید آهن بر رفتار تجزیه حرارتی پرکلرات آمونیوم

آمونیوم پرکلرات (AP) به عنوان اکسیدکننده ی اصلی در پیشرانه های جامد مرکب شناخته می شود، اما دمای بالای تجزیه و انرژی فعال سازی زیاد آن ) kJ/mol ۱۶۵-۲۱۰ (موجب محدودیت در نرخ سوختن می گردد. استفاده از نانوذرات اکسید آهن و فریت های فلزی مشتق شده از آن ها به دلیل سطح ویژه بالا، ساختار اسپینلی و وجود مراکز فعال Fe³⁺، راهکاری موثر برای بهبود رفتار تجزیه حرارتی AP به شمار می آید. در این مقاله مروری، روش های متداول سنتز این نانوذرات شامل هم رسوبی، سل - ژل، آب گرمایی، حلال گرمایی و روش های سبز مورد مقایسه قرار گرفته و اثرات آن ها بر کاهش دمای تجزیه) تا C° ۱۰۰ (و کاهش انرژی فعال سازی (تا ۳۰ درصد) بررسی شده است. همچنین مکانیسم های پیشنهادی انتقال الکترون و پروتون در حضور نانوکاتالیزورها تحلیل شده اند. بررسی مطالعات تجربی اخیر نشان می دهد که افزودن کمتر از ۲ درصد وزنی نانوذرات α-Fe₂O₃ می تواند گرمای واکنش را تا پنج برابر افزایش دهد و دمای تجزیه مرحله ی دمای بالا (THTD) را از °C ۴۵۰ به°C ۳۹۰ کاهش دهد. فریت های دوگانه نظیر CoFe₂O₄ نیز با ایجاد حفره های مثبت سطحی (h⁺) و تسهیل انتقال بار، عملکرد کاتالیزوری موثرتری نشان می دهند. چالش هایی مانند تجمع نانوذرات، افزایش حساسیت مکانیکی و محدودیت در مقیاس پذیری صنعتی مورد بحث قرار گرفته شده است. مرور حاضر بر پتانسیل بالای نانوذرات اکسید آهن و فریت های فلزی در بهینه سازی تجزیه حرارتی AP و ارتقای کارایی پیشرانه های جامد در صنایع هوافضا و دفاعی تاکید دارد.

کلیدواژه ها:

نانوذرات اکسید آهن ، پرکلرات آمونیوم ، تجزیه حرارتی ، فریت های آهن ، کاتالیزور