Att förstå de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos energiska material under extrema förhållanden är avgörande för deras säkra och effektiva användning. Högtrycksfasövergångar i sådana material kan orsaka betydande förändringar i deras initieringsegenskaper och detonationsprestanda som kräver detaljerade strukturstudier.

Högtrycksstrukturutvecklingen av CL-20 är av särskilt intresse på grund av dess höga energitäthet, vilket öppnar det för att vara ett viktigt material i framtida applikationer. Dock, tidigare experimentellt arbete bestämde bara statens ekvation upp till cirka 7 GPa (70, 000 atmosfärer av tryck).

Forskare från LLNL har undersökt högtrycksfasstabiliteten för omgivande temperatur för ε-CL-20-den mest stabila och högsta densiteten polymorf, till tryck fem gånger så högt som tidigare gjorts med hjälp av röntgendiffraktion av synkrotronpulver.

Huvudförfattare till forskningen, Samantha Clarke, förklarar "genom att använda det höga flödet som är tillgängligt vid moderna synkrotronkällor, vi kan sonda ε-CL-20 till mycket högre tryck och upptäcka att omgivningsfasen förblir stabil vid kompression till det högsta uppnådda trycket. "

Diffraktionsförsöken utfördes vid HPCAT -strållinjen vid Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory. Forskningen visas i JANNAF Journal of Propulsion and Energetics .

En intressant upptäckt av projektet var att kompressibiliteten för var och en av axlarna är liknande över hela tryckområdet, till skillnad från många andra energiska föreningar; detta tillskrevs molekylens burliknande struktur. Teamet bestämde experimentell ekvation av tillståndsparametrar från diffraktionsdata, som matchar extremt bra med de beräknade värdena. Gruppledare Richard Gee ledde beräkningar av densitetsfunktionella teorier och sa:"Det utmärkta överensstämmelsen mellan experimentella och modellerade data belyser styrkan i sådana kombinerade insatser."