Elke keer als er een pistool afgaat, lood uitlogt in de lucht. Een wetenschappelijke vooruitgang zou een vergelijkbare vervanging kunnen bieden voor op lood gebaseerde explosieve materialen die in munitie, het beschermen van soldaten en het milieu tegen mogelijke toxische effecten.

Purdue University-onderzoekers, in samenwerking met het Army Research Laboratory van het Amerikaanse leger Combat Capabilities Development Command, twee nieuwe loodvrije materialen ontwikkeld die functioneren als primaire explosieven, die worden gebruikt om poeder in een pistoolpatroon te ontsteken.

Het werk, gefinancierd door het onderzoeksbureau van het leger, verschijnt in een paper gepubliceerd in Chemie — een Europees tijdschrift .

"Direct, wanneer je aan het fotograferen bent, je gaat lood in de lucht om je heen verspreiden, " zei Davin Piercey, een Purdue-assistent-professor materiaalkunde en werktuigbouwkunde. "Elk gebruik van lood zal uiteindelijk het milieu in kleine hoeveelheden vervuilen. Hoe meer lood je verwijdert, hoe beter het is voor het milieu."

Een eerdere studie wees uit dat mensen die veel hebben geschoten, verhoogde loodniveaus kunnen hebben. Maar tot nu toe, het gebruik van lood in explosieven was onvermijdelijk.

Wanneer een pistooltrekker wordt overgehaald, een metalen slagpin raakt een beker met een primair explosief. De kracht van de slagpin vervormt de beker, het primaire explosief verpletteren en tot ontploffing brengen. Deze explosie veroorzaakt een secundair explosief dat brandt en helpt bij het voltooien van de rest van de schietvolgorde, het versnellen van de kogel uit het pistool.

Omdat primaire explosieven worden gevonden in de patroon van zo ongeveer alles dat een kogel afvuurt, het leger is al vele jaren op zoek naar oplossingen om loodvrije versies van deze explosieven te ontwikkelen die voldoen aan de milieuvoorschriften in verband met loodverontreiniging.

"De ontwikkeling van deze materialen biedt een potentieel pad naar loodvrije technologie, " zei Jesse Sabatini, een legeronderzoeker die leiding gaf aan het onderzoek van het project naar welke moleculen voor deze nieuwe materialen moeten worden gebruikt.

Wat ervoor zorgt dat de materialen loodvrij zijn, is een chemische structuur die nog niet eerder in primaire explosieven is gebruikt. Het ene materiaal is gemaakt van zilverzouten, terwijl het andere materiaal helemaal geen metaal bevat - alleen de basisingrediënten voor een explosief. Deze ingrediënten omvatten koolstof, waterstof, stikstof en zuurstof.

"Wat betreft toxiciteit, zilver is een verbetering ten opzichte van lood, maar het is nog steeds een beetje giftig. Dus hebben we ook een niet-metalen materiaal gemaakt waaraan geen toxiciteit voor zware metalen is verbonden. Metaal is dood gewicht, energetisch gesproken, en draagt ​​niet veel bij aan een echte explosie, ' zei Piercey.

De chemische structuur die in deze materialen wordt gebruikt, maakt ze zeer dicht, wat betekent dat slechts een kleine hoeveelheid van beide materialen nodig zou zijn om een ​​explosie te veroorzaken.

Onderzoekers van het Army Research Laboratory hebben deze materialen gemodelleerd om een ​​idee te krijgen van hoe explosief ze zouden zijn. Piercey's laboratorium in het Purdue Energetics Research Center (PERC) maakte de materialen en voerde experimentele tests uit die aantoonden dat ze werken als primaire explosieven.

Volgens de berekeningen van de onderzoekers de materialen die ze hebben gemaakt, hebben een detonatieprestatie die vergelijkbaar is met of hoger is dan die van veelgebruikte primaire explosieven.

Het CCDC-Bewapeningscentrum in Picatinny Arsenal, New Jersey, is geïnteresseerd in het verkennen van deze verbindingen voor primaire op explosieven gebaseerde toepassingen voor kogels en drijfgassen. Purdue- en legeronderzoekers zullen doorgaan met het verzamelen van de gegevens die nodig zijn om te bepalen welke op lood gebaseerde wapensystemen deze materialen kunnen vervangen.

"Bij PERC, ons thema is 'van moleculen tot munitie'. Onze laboratoria kunnen alles doen, van het ontwerpen en testen van moleculen tot het formuleren en produceren van die moleculen tot een bruikbare verbinding, " zei Steve Beaudoin, directeur van PERC en een Purdue-professor chemische technologie.

"Onze partners kunnen dan die nuttige verbinding nemen en in een kernkop stoppen, raket, raket of wat het ook maar moet zijn."