Wetenschappers van het Los Alamos National Laboratory en het U.S. Army Research Laboratory in Aberdeen, Maryland heeft een nieuw "melt-cast" explosief materiaal ontwikkeld dat een geschikte vervanging zou kunnen zijn voor trinitrotolueen, beter bekend als TNT.

"Het leger en het laboratorium, via het gezamenlijke munitieprogramma, op zoek zijn geweest naar een TNT-vervanger, " zei David Chávez, een explosievenchemicus in Los Alamos. "Iets met niet- of lage toxiciteit dat het juiste smeltpunt heeft, zodat het vloeibaar kan worden gemaakt en gegoten, voor gebruik in een verscheidenheid aan munitie."

Het nieuwe molecuul is een stikstofbevattende verbinding die bis-oxadiazool wordt genoemd. Chavez ontwikkelt al tientallen jaren stikstofrijke explosieve verbindingen in Los Alamos, met bijzondere nadruk op een lage explosieve gevoeligheid en goede milieu-eigenschappen.

"Een grote uitdaging was het bedenken van een formule die de explosieve energie van TNT aanzienlijk zou overtreffen, maar nog steeds smeltgietvermogen hebben", zei Chavez. "Bij het ontwerpen van een molecuul dat smeltgietbaar is, maar goed presterend, je komt meestal veel uitdagingen tegen vanwege talloze obstakels."

Een van de grootste uitdagingen was het verkrijgen van een voldoende hoge opbrengst van het materiaal uit het syntheseproces. Een vroege procedure leverde slechts een opbrengst van 4 procent op, veel te laag om praktisch en betaalbaar te zijn. Na verschillende iteraties van het proces verhoogden de wetenschappers de opbrengst tot 44 procent.

Werken met Jesse Sabatini en collega's bij Aberdeen, ontwikkelden ze een 24-atoommolecuul dat vol zit met stikstof, en heeft de prestaties 1,5 keer groter dan die van TNT. De volledige chemische naam is bis(1, 2, 4-oxadiazool)bis(methyleen)dinitraat.

Onderzoek gaat verder met de productie van het materiaal op kilogramschaal, een reeks explosieventests en toekomstige toxiciteitsstudies.

De Environmental Protection Agency heeft TNT aangemerkt als mogelijk kankerverwekkend, en blootstelling aan het materiaal is in verband gebracht met aandoeningen van het bloed, zoals bloedarmoede, en abnormale leverfunctie, volgens de Centers for Disease Control. TNT werd voor het eerst bereid in 1863 door de Duitse chemicus Julius Wilbrand, maar zijn volledige potentieel als explosief werd pas in 1891 ontdekt. ​​TNT is sinds 1902 in gebruik als munitieexplosief.

Het onderzoek is op 25 mei gepubliceerd, 2018 in het tijdschrift van de American Chemical Society, Onderzoek en ontwikkeling van organische processen .