Initiation en détonation d'explosifs secondaires par des nanothermites : de la transition à la détonation d'un explosif secondaire nanométrique sous l'action d'une nanothermite à la transmission ultérieure de cette détonation à un explosif secondaire

Initiation in detonation of secondary explosives by nanothermites : from the transition to the detonation of a nanometer secondary explosive under the action of a nanothermite to the subsequent transmission of this detonation to a secondary explosive

• Auteur / Autrice : Cédric Martin
• Direction : Marc Comet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 19/09/2017
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nanomatériaux pour les systèmes sous sollicitations extrêmes (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Miele
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Keller, Eric Lafontaine, Jean Caillard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Catoire, Philippe Gillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détonateurs

Explosifs

Ondes de détonation

Mousse (chimie)

Matériaux hybrides

Mots clés libres

Nanothermite

Explosif secondaire

NSTEX

Détonation

Explosif primaire

Amorçage

Nanothermite

Secondary explosive

NSTEX

Detonation

Primary explosive

Priming

Résumé

Le principal objectif de la thèse est l’initiation en détonation d’explosifs secondaires (RDX, PETN, HMX) grâce à des nanothermites, qui sont des compositions aluminothermiques renfermant un oxyde ou un sulfate métallique. Des matériaux nanocomposites hybrides détonants (NSTEX), ont été développés en associant une nanothermite avec une nanopoudre d’explosif secondaire, préparée par le procédé SFE. La naissance, la propagation et la modulation de la détonation dans les NSTEX ont été étudiées d’un point de vue expérimental et théorique. La transmission de la détonation produite par les NSTEX à une charge secondaire de pentrite a apporté la preuve que ces nouveaux matériaux énergétiques peuvent être employés comme substances d’amorçage, en remplacement des explosifs primaires à base de plomb. Un procédé permettant de stabiliser les poudres de nanothermites sous forme de mousses solides et très poreuses a également été mis au point. Ces recherches ont une importance capitale pour l’intégration future des nanothermites et des NSTEX dans les systèmes pyrotechniques, parce que la réactivité exceptionnelle de ces nouveaux matériaux énergétique ne se manifeste qu’en milieu poreux, et que d’autre part, ils ne peuvent pas être utilisés sous forme de poudres libres.

The main objective of this thesis is to initiate the detonation of secondary explosives (RDX, PETN, HMX) by using nanothermites, which are aluminothermic mixtures prepared from metallic oxides or sulfates. Detonating hybrid nanocomposites materials (NSTEX) were prepared by mixing a nanothermite with a secondary explosive, which is prepared in nanopowder by SFE process. The formation, the propagation and the modulation of detonation in NSTEX were studied from an experimental and conceptual standpoint. The transmission of NSTEX detonation to a secondary charge of pentaerythritol tetranitrate has confirmed that these new energetic materials can be used as initiating substances in place of lead-based primary explosives. A method to turn the loose powder of nanothermite into porous, solid foam was also developed. This research is of great importance for the future integration of nanothermites and NSTEX in pyrotechnic systems, because these materials are reactive only when they are porous, and on the other hand, they cannot be used at the state of loose powders.