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폭발 방지용 나노섬유
민감도가 높은 폭발 시스템의 성분을 분리하기 위해 탄소 나노섬유를 사용함으로써 사용상 안정성을 훨씬 증가시킬 수 있게 되었다.
나노테르밋(nanothermite)은 금속산화물(metal oxide)과 알루미늄과 같은 환원 금속 분말로 구성된 다재다능한 시스템이다. 이 두 가지 성분은 매우 큰 발열반응을 보이기 때문에, 로켓, 폭발물과 같은 추진체나 파이로테크닉 개시제(pyrotechnic initiator)로써의 잠재성을 갖고 있다. 그러나 이 혼합물은 매우 민감하여 실험실이나, 운송 및 안전하게 범용적으로 사용하기 위한 시스템과 통합하는데 어려움이 있다.
프랑스 국립과학연구센터(National Centre for Scientific Research) 및 프랑스 북동부에 위치한 French-German Research Institute의 동료들과 Benny Siegert는, 나노테르밋 조합에서 보통 사용되는 금속산화물 입자 대신에 산화마그네슘(MnO2)으로 채워진 탄소 나노섬유를 사용하였다. 알루미늄과의 직접적인 접촉이 없기 때문에 발화가 어려워짐으로써 민감도를 낮추게 된다. 결국 안전성이 향상되는 시스템이다.
Siegert의 연구팀은 외부 코팅보다 나노섬유의 내부를 채울 수 있도록 내부 표면 특성을 갖는 중공(hollow) 탄소 나노섬유를 사용하였다. 연구팀은 나노섬유에 융해된 manganese nitrate tetrahydrate [Mn(NO3)2.4H2O)]로 채운 후에, 매우 고온으로 가열하여 질산염을 분해시킴으로써 산화마그네슘으로 채워진 나노섬유를 얻었다.
나노테르밋 시스템의 작동을 위해, 연구팀은 이산화탄소 레이저를 사용하여 나노섬유를 파쇄하고 반응을 촉발시켰다. 그러나 내부에 커패시터와 얇은 백금선을 갖는 폭발용 배선으로도 활용할 수 있다. 소형 전지는 이 배선의 폭발을 위한 충격을 제공할 수 있으며, 휴대용으로 제조할 수 있기 때문에 장비와 손쉽게 결합하여 사용할 수 있다고 Siegert는 설명하고 있다.
나노테르밋에 대한 연구 경험이 있는 덴마크 코펜하겐대학의 Niels Harrit는, 본 연구결과는 나노테르밋을 폭발물 및 파이로테크닉 재료로 통상적으로 사용할 수 있는 기반을 제공해 주고 있다고 평가하면서, 주류과학(mainstream science)의 한 부분을 차지하게 될 것으로 내다보고 있다.
Siegert는 본 시스템의 성공으로 나노테르밋의 민감성을 감소시킴으로써 차량용 에어백과 같은 민간용 제품에도 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 반응이 시작된 나노테르밋이 기체 생성 화합물과 반응하면서 에어백을 부풀릴 수 있을 것이기 때문이다.
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