중국, 초고에너지 함량의 금속질소 합성에 성공
2018년 07월 13일 09:26【글자 크게
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중국과학원 합비물질과학연구원에 따르면 이 연구원 고체물리연구소에서는 일전 쾌속탐측방법과 극단고온고압실험기술을 리용하여 일반질소를 초고(超高) 에너지 함량의 중합질소와 금속질소로 합성하는 데 성공하였다. 이 성과는 금속질소합성의 극단적인 조건과 범위, 기제전변과 광전기특징 등 관건적인 문제를 해결함으로써 금속질소에 대한 연구를 한단계 앞으로 추진시키게 되였다.
이 프로젝트는 고체물리연구소의 극단환경 량자물질중심 과학연구팀에서 완성하고 관련 연구성과는 국제적인 권위 학술간행물 《자연》에 게재되였다.
질소재료 중합물은 에너지 함량이 가장 높은 5가지 정규 재료의 하나로서 방출이 가능한 대량의 화학에너지를 함유하고 있다. 질소분자는 극단적인 고온과 고압 조건에서 일련의 복잡한 구조와 성질 변화를 일으키면서 중합질소와 금속질소를 형성하는데 이 두가지 재료는 모두 전형적인 초고 에너지 함유 재료이다. 이런 재료는 화약에 사용하는 TNT 에너지밀도의 10배 이상이며 에너지 밀도가 높고 록색, 무오염 및 순환리용이 가능한 등 우점이 있어 유인로케트 1, 2급 추진기 연료로 사용할 수 있으며 로케트의 운반중량을 몇배 이상 높일 수도 있다.
전통적인 고온, 고압 실험방법과 탐측수단의 제한으로 지금까지의 연구는 근근히 극단조건에서의 질소행위를 부분적으로 반영했을 뿐 절연상태의 질소분자가 금속질소로 변하는 과정에서의 압력, 온도와 물성의 전반 정보와 상세한 변화를 분석해내지 못했다.
중국과학원 과학연구팀은 원유의 기술설비 토대에서 펄스(脉冲)레이저 가열기술과 쾌속분광탐측 방법을 도입하여 고온, 고압의 집중적인 산생 및 물성측량의 종합실험 시스템을 새로 구축하였다. 연구일군들은 고온, 고압의 극단적인 조건을 만들었으며 이 조건에서 질소분자 전변과정에서의 광학흡수특성과 반사특성을 연구하여 질소분자가 분리되는 경계 및 금속질소가 합성되는 극단적인 압력과 온도 조건 범위를 확정했다. 이번 연구성과는 반금속성질을 지닌 중합질소와 완벽한 금속특성의 ‘금속질소’가 실험중에서 합성이 가능하다는 것을 확실하게 증명하였다.
