Explosifs Coeur-Coquille Nanometriques Innovants – NanoCoCoX

Les explosifs solides granulaires sont utilisés dans un grand nombre d'applications, que ce soit pour fournir un travail mécanique que des moyens non destructifs ne peuvent générer (génie civil, extraction minière, applications militaires, etc.), ou pour synthétiser des composés dont le chemin réactionnel nécessite de parcourir des domaines de hautes températures et pressions inaccessibles aux méthodes de synthèse classiques : on peut citer à ce titre la synthèse de nanodiamants de détonation dont les applications potentielles sont nombreuses [Pichot et al. Sci. Rep. 7, 14086 (2017), Pichot et al., J. Hazard. Mater. 300, 194-201 (2015)].
Les mécanismes de détonation de ces explosifs font l'objet de nombreuses études expérimentales et théoriques, études rendues complexes par les échelles spatiales et temporelles mises en jeu qui rendent l'observation expérimentale et la simulation particulièrement difficiles.

Dans le cadre du projet ASTRID "ATOLE", le laboratoire NS3E et le CEA-DAM ont développé une collaboration théorie/expérience visant à comprendre l'impact de la granularité sur les propriétés d'explosifs choqués, avec pour objectif à terme de rationaliser leur influence sur la taille des nanodiamants synthétisés au cours de leur détonation.
Au cours de ces travaux, le laboratoire NS3E a montré que la synthèse de mélanges d'explosifs binaires par évaporation flash pouvait, dans certaines conditions, conduire à la formation de grains sub-micrométriques de structure coeur-coquille, une couche de l'un des explosifs venant recouvrir un grain de l'autre [T. Deckert-Gaudig et al, Chem. Phys. Chem. 18 (2), 175-178 (2017)].
Cette structure originale ouvre des perspectives nouvelles en termes de synthèse d'explosifs granulaires, mais nécessite tout d'abord des études expérimentales et théoriques pour comprendre et rationaliser les processus de formation, et identifier leur comportement en termes de performance et de sûreté.

L'objectif du projet proposé est de lancer une nouvelle collaboration NS3E/CEA-DAM sur le thème spécifique des explosifs coeur-coquille en tirant profit de la dualité de compétences des deux instituts et de l'expérience acquise au cours du projet ATOLE. NS3E assurera la partie expérimentale de l'étude consistant à améliorer notre compréhension des processus de formation et des propriétés pyrotechniques de ces structures (analyses structurales et physico-chimiques, mesures des propriétés en terme de performance et de sûreté), tandis que le CEA-DAM s'attachera à la compréhension par la simulation des processus conduisant à la formation des systèmes coeurs-coquilles et des interactions conduisant à leur stabilité thermodynamique. L'impact des conditions de synthèse sur les performances et la possibilité d'ajuster ces propriétés seront étudiées en détails.