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Résumé

Le dépôt physique en phase vapeur de thermites en couches minces permet de sonder les propriétés fondamentales des matériaux nanoénergétiques qui s’avèrent difficiles pour le traitement traditionnel des poudres. Un contrôle précis des dimensions de diffusion, de la microstructure et de la quantité totale de matériau peut être réalisé avec cette technique de fabrication et les tests de ces matériaux fournissent des informations précieuses sur la façon dont l’oxydation se produit. Cette thèse fournit plusieurs exemples de la façon dont les techniques PVD existantes peuvent être couplées avec des constituants de thermite pour approfondir la compréhension de la communauté énergétique de la façon dont l’oxydation se produit à l’état solide avec la variation des altérations géométriques et chimiques. Le but de ces recherches était d’élucider les propriétés et mécanismes des matériaux qui stimulent l’activité exothermique. Les couches minces de thermite d’Al/CuO, de Zr/CuO et de Mg/Cuo avec des constituants métalliques réducteurs variés ont été testées dans des conditions de chauffage lent. La tendance de la variation des métaux a démontré l’importance des propriétés de diffusion des oxydes terminaux pour empêcher ou améliorer les échanges d’oxygène. Lorsque le métal réducteur forme un oxyde terminal avec une diffusivité limitée de l’oxygène, l’exothermicité nécessite des énergies d’activation élevées pour commencer une réaction auto-entretenue. En plus des effets de la variation chimique, les épaisseurs des bicouches ont été variées et ont permis de diminuer les températures maximales exothermiques, de la même manière que les tendances observées dans l’énergétique des couches minces intermétalliques et les matériaux énergétiques des poudres. Les thermites à couches minces ont également été soumises à des méthodes d’amorçage extrêmes via un allumage par impact de la plaque flyer entraîné par laser et un traitement thermique à haut taux de chauffage (105 K / s). Un aperçu général du comportement de la nano-thermite dans les environnements caractéristiques des applications a été recherché, et des tendances similaires ont été découvertes parmi les tests lents et rapides. La diminution des dimensions de la réaction a donné une réactivité plus élevée et les propriétés de barrière de diffusion qui influent sur le comportement exothermique persistent jusqu’au régime de la microseconde. En fin de compte, grâce à ces travaux, il a été démontré que le processus d’exothermicité de la thermite se déroule par plus d’une voie et que plus que l’énergie libre d’oxydation des métaux réducteurs devrait être prise en compte lors de la description de l’échange d’oxygène. Il a été démontré que cette réactivité auto-entretenue peut être réalisée dans le solide et.

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