Varje gång en pistol avfyras, bly lakas upp i luften. Ett vetenskapligt framsteg skulle kunna ge en jämförbar ersättning för blybaserade explosiva material som finns i ammunition, skydda soldater och miljön från potentiella toxiska effekter.

Purdue University forskare, i samarbete med U.S. Army Combat Capabilities Development Commands Army Research Laboratory, utvecklat två nya blyfria material som fungerar som primära sprängämnen, som används för att antända pulver inuti en pistolpatron.

Arbetet, finansierat av Army Research Office, visas i en tidning publicerad i Kemi—A European Journal .

"Just nu, när du skjuter, du kommer att sprida bly i luften runt dig, sa Davin Piercey, en Purdue biträdande professor i materialteknik och maskinteknik. "All användning av bly kommer att förorena miljön i små mängder. Ju mer bly du tar bort, desto bättre är det för miljön."

En tidigare studie visade att människor som har skjutit mycket kan ha förhöjda blynivåer. Men hittills, användningen av bly i sprängämnen har varit oundviklig.

När en pistolavtryckare trycks in, en metallslagstift träffar en kopp som innehåller ett primärt sprängämne. Kraften från slagstiftet deformerar koppen, krossa det primära sprängämnet och få det att detonera. Denna explosion sätter igång en sekundär sprängämne som brinner och hjälper till att slutföra resten av skjutsekvensen, accelererar kulan ur pistolen.

Eftersom primära sprängämnen finns i patronen i nästan allt som avfyrar en kula, armén har letat efter lösningar i många år för att utveckla blyfria versioner av dessa sprängämnen som uppfyller miljöbestämmelserna i samband med blyförorening.

"Utvecklingen av dessa material ger en potentiell väg mot blyfri teknik, sa Jesse Sabatini, en arméforskare som ledde projektets undersökning av vilka molekyler som ska användas för dessa nya material.

Det som gör att materialen blir blyfria är en kemisk struktur som inte har använts i primära sprängämnen tidigare. Det ena materialet är gjort av silversalter medan det andra materialet inte innehåller någon metall alls - bara de grundläggande ingredienserna för ett sprängämne. Dessa ingredienser inkluderar kol, väte, kväve och syre.

"Toxicitetsmässigt, silver är en förbättring jämfört med bly, men det är fortfarande lite giftigt. Så vi gjorde också ett icke-metalliskt material som inte har tungmetalltoxicitet förknippad med det. Metall är dödvikt, energiskt sett, och bidrar inte mycket till en verklig explosion, sa Piercey.

Den kemiska strukturen som används i dessa material gör dem mycket täta, vilket innebär att endast en liten mängd av båda materialet skulle behövas för att skapa en explosion.

Forskare vid Army Research Laboratory modellerade dessa material för att få en känsla av hur explosiva de skulle vara. Pierceys labb vid Purdue Energetics Research Center (PERC) tillverkade materialen och genomförde experimentella tester som visar att de fungerar som primära sprängämnen.

Enligt forskarnas beräkningar materialen de skapade har en detonationsprestanda som liknar eller är högre än vanliga primära sprängämnen.

CCDC-beväpningscentret vid Picatinny Arsenal, New Jersey, är intresserad av att utforska dessa föreningar för primära sprängämnesbaserade tillämpningar för kulor och pistoldrivmedel. Forskare från Purdue och Army kommer att fortsätta att samla in de data som behövs för att avgöra vilka blybaserade vapensystem som dessa material kan ersätta.

"På PERC, vårt tema är "molekyler till ammunition." Våra labb kan göra allt från att designa och testa molekyler till att formulera och tillverka dessa molekyler till en användbar förening, " sa Steve Beaudoin, direktör för PERC och en Purdue-professor i kemiteknik.

"Våra partners kan sedan ta den användbara föreningen och lägga den i en stridsspets, missil, raket eller vad det nu behöver vara."