بررسی نقش آمونیوم پرکلرات و کاتالیست ها در بهبود رفتار احتراقی پیشران های جامد کامپوزیتی

پیشران های جامد کامپوزیتی با تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی گرمایی و تولید محصولات احتراقی چندفازی، نقش مهمی در تامین انرژی سامانه های پیشران موشکی و فضایی ایفا می کنند. این پیشران ها عمدتا از اکسیدکننده، سوخت، بایندر و افزودنی های عملکردی تشکیل شده اند. در میان اجزای مختلف، پرکلرات آمونیوم (AP) به عنوان رایج ترین اکسیدکننده، بخش عمده ای از ترکیب پیشران های جامد مبتنی بر AP را تشکیل داده و رفتار تجزیه و احتراق آن تاثیر مستقیمی بر عملکرد نهایی پیشران دارد.

به دلیل حساسیت بالای فرآیند تجزیه AP به حضور کاتالیست ها، مطالعات گسترده ای برای توسعه کاتالیست های موثر در بهبود ویژگی های احتراقی آن انجام شده است. این کاتالیست ها شامل اکسیدهای فلزات واسطه، مواد کربنی بدون فلز و نانوکامپوزیت های اکسیدی هستند که با کاهش دمای تجزیه، افزایش سرعت واکنش و بهبود فرآیند احتراق، عملکرد AP را ارتقا می دهند.

سازوکار تجزیه AP به طور کلی شامل دو مرحله اصلی است: تجزیه در دمای پایین (LTD) و تجزیه در دمای بالا (HTD). در مرحله LTD، تجزیه AP عمدتا از طریق انتقال پروتون و تشکیل گونه هایی مانند HClO₄ و NH₃ آغاز می شود. با افزایش دما و ورود به مرحله HTD، واجذب و تجزیه بیشتر این گونه ها منجر به تشکیل محصولات گازی و ادامه فرآیند احتراق می شود. همچنین در حضور کاتالیست ها، مسیر انتقال الکترون نیز می تواند در فرآیند تجزیه AP نقش داشته باشد. با وجود مطالعات گسترده تجربی و محاسباتی، جزئیات دقیق مسیرهای واکنشی و سازوکار مولکولی تجزیه AP همچنان موضوع تحقیقات علمی است.