Onderzoekers van het U.S. Army Research Laboratory en de Ludwig Maximilian University in München, Duitsland heeft een milieuvriendelijke rode lichtflits ontwikkeld die populair is bij vuurwerkshows en bij soldaten die ze gebruiken bij trainingen en operaties op het slagveld als signaalapparatuur.

De formule is een op lithium gebaseerde, rood-licht-emitterende pyrotechnische samenstelling van hoge zuiverheid en kleurkwaliteit, en vermijdt een lijst van milieuonvriendelijke elementen, namelijk strontium en gechloreerde organische materialen, beide beschouwd als gevaarlijk voor de mens.

De nieuwe formulering is gebaseerd op een niet-hygroscopisch dilithium-stikstofrijk zout dat zowel als oxidatiemiddel als als rode kleurstof dient. De formulering kan belangstelling wekken van de civiele vuurwerk- en militaire pyrotechnische gemeenschappen voor verdere ontwikkeling, aangezien ze allebei een gevestigd belang hebben bij de ontwikkeling van milieubewuste formuleringen, verklaarde Dr. Jesse J. Sabatini van ARL, een onderzoekschemicus, die samen met professor Thomas M. Klapötke van de universiteit een artikel schreef in een recente editie van Angewandte Chemie.

Om roodlichtemissie van hoge kleurzuiverheid te bereiken, de auteurs rapporteren een formulering bestaande uit magnesiumpoeder en hexamine als brandstoffen, nitrocellulose, een epoxy bindmiddelsysteem, en een op lithium gebaseerd stikstofrijk zout, die zowel als oxidatiemiddel als kleurstof dient. Wanneer verbrand, deze formulering bleek een relatief koel brandende vlam te vertonen, terwijl ze geschikte hoeveelheden roodlicht-emitterend atomair lithium produceren. Hoewel verdere optimalisatie nog steeds nodig is om de helderheid van op Li gebaseerde roodlicht-emitterende fakkels te verbeteren, dit is het eerste bekende voorbeeld van een succesvolle roodlicht-emitterende formulering van hoge kleurkwaliteit en zuiverheid op basis van lithium dat geen perchloraten bevat, gehalogeneerde materialen of op strontium gebaseerde materialen.

historisch, de formuleringen voor roodlicht-emitterende pyrotechnische formuleringen omvatten metaalpoeders zoals magnesium en aluminium, strontiumnitraat en perchloraat oxidatiemiddelen, evenals op koolstof gebaseerde gechloreerde organische materialen zoals poly(vinyl)chloride.

"Wanneer deze formuleringen worden verbrand, er wordt een helder rood licht geproduceerd; veroorzaakt door de vorming van strontium(I)chloride (SrCl). SrCl is een dieprode-lichtzender, en het is wat bekend staat als een metastabiele moleculaire emitter; een emitter die niet stabiel is in de grondtoestand bij lage temperaturen, maar die stabiel is in de aangeslagen toestand tijdens een verbrandingsproces bij hoge temperatuur. Helaas, perchloraten, gechloreerde organische materialen en op strontium gebaseerde materialen die worden aangetroffen in traditionele roodlicht-emitterende pyrotechnische formuleringen raken uit de gratie vanuit milieuoogpunt, en worden geconfronteerd met toenemende controle en/of regelgevende maatregelen van de EPA, ' zei Sabatini.

De auteurs citeerden een recent EPA-rapport waarin werd vastgesteld dat strontium mogelijk schadelijk is voor de menselijke gezondheid, specifiek dat het calcium in het bot vervangt, interfereert met de botsterkte, en beïnvloedt dus de ontwikkeling van het skelet van kinderen en adolescenten. In 2014, de EPA heeft een voorlopig besluit genomen om de hoeveelheid strontium in drinkwater te gaan reguleren. Strontium is aangetroffen in 99% van alle openbare watersystemen en op een zorgwekkend niveau in 7% van de openbare watersystemen in de VS. Terwijl Amerikaanse militaire oefenterreinen niet in de studie werden opgenomen, deze faciliteiten kunnen ook verhoogde concentraties strontium vertonen, gezien de aanwezigheid van strontium in momenteel gebruikte pyrotechnische composities voor signalering van rood licht.

De volgende stap in dit onderzoek is om de strontium- en halogeenvrije rode gloed die het team ontwikkelde helderder te maken, zei Sabatini. "Met andere woorden, er moeten nu inspanningen worden geleverd om de lichtintensiteit van de formulering of een nauw verwante afgeleide daarvan te verhogen. Dit kan parallel worden gedaan met het doen van zogenaamde prototype-experimenten, waarin de nieuwe flare-formuleringen op grotere schaal kunnen worden getest. De verbeteringen in helderheid en de grootschalige prototypetests zullen nodig zijn om de technologie vooruit te helpen."