DE102004001510A1 - Explosive composition, process for its preparation and use of the explosive composition - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine explosionsfähige Zusammensetzung zur Verwendung in einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge, mit einem Brennstoff aus einem mikro- oder nanostrukturierten porösen Feststoff und einem bei Raumtemperatur festen oder flüssigen Oxidationsmittel, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Oxidationsmittel aus der aus Schwefel, Selen, Tellur, Brom, Jod, Phosphor und Arsen sowie deren Mischungen und sauerstofffreien Verbindungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist. In einem Verfahren zur Herstellung der explosionsfähigen Zusammensetzung wird das Oxidationsmittel in einem Lösungsmittel gelöst und in die Poren des nanostrukturierten Brennstoffs eingebracht.The invention relates to an explosive composition for use in a safety device for vehicles, comprising a fuel of a microporous or nanostructured porous solid and a solid or liquid at room temperature oxidizing agent, which is characterized in that the oxidizing agent of sulfur, selenium, tellurium , Bromine, iodine, phosphorus and arsenic, as well as their mixtures and oxygen-free compounds. In a process for preparing the explosive composition, the oxidizing agent is dissolved in a solvent and introduced into the pores of the nanostructured fuel.
Description
Die Erfindung betrifft eine explosionsfähige Zusammensetzung zur Verwendung in einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge, mit einem Brennstoff aus einem mikro- oder nanostrukturierten porösen Feststoff und einem bei Raumtemperatur festen oder flüssigen Oxidationsmittel.The This invention relates to an explosive composition for use in a safety device for vehicles, with a fuel off a micro- or nanostructured porous solid and a Room temperature solid or liquid Oxidant.
Die
Des
weiteren beschreibt die
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der
Viele der im Stand der Technik zur Verwendung mit porösem Silizium vorgeschlagenen Oxidatoren sind jedoch hygroskopisch und/oder bilden kristallwasserhaltige Modifikationen aus. Dadurch kann aber die Lagerstabilität der Zusammensetzungen nachteilig beeinflußt werden. Auch zeigen diese Oxidatoren nur eine geringe Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln oder weisen einen hohen Schmelzpunkt auf. Die Befüllung des porösen Brennstoffs muß daher in mehreren Stufen bzw. unter erhöhten Sicherheitsvorkehrungen erfolgen. Wegen der hohen Viskosität der Salzschmelzen ist die Befüllung der Poren mit Oxidationsmittel auch in diesem Fall oft unvollständig. Damit ergeben sich aber Schwierigkeiten bei der genauen Einstellung des Verhältnisses zwischen porösem Brennstoff und Oxidationsmitteln. Die Explosionseigenschaften der so erhaltenen Zusammensetzungen kann daher über einen weiten Bereich variieren und sind daher nur schwer standardisierbar. Eine Reihe der im Stand der Technik genannten Oxidationsmittel können zudem nicht rein dargestellt werden. Die in diesen Oxidationsmittel enthaltenen Fremdstoffe beeinträchtigen ebenfalls das Explosionsverhalten der damit hergestellten Zusammensetzungen.Lots that proposed in the prior art for use with porous silicon However, oxidizers are hygroscopic and / or form hydrated waters Modifications. As a result, however, the storage stability of the compositions can be disadvantageous affected become. Also, these oxidizers show only a low solubility in organic solvents or have a high melting point. The filling of the porous Fuel must therefore in several stages or under increased safety precautions respectively. Because of the high viscosity of the molten salts is the filling the pores with oxidizing agent in this case often incomplete. In order to However, difficulties arise in the exact setting of ratio between porous Fuel and oxidants. The explosion properties of Thus obtained compositions can therefore vary over a wide range and are therefore difficult to standardize. A series of in the state The mentioned oxidation of the art also can not be displayed purely become. The foreign substances contained in this oxidizing agent affect also the explosion behavior of the compositions produced therewith.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine kostengünstig herstellbare und insbesondere für zivile Anwendungen einsetzbare stabile explosionsfähige Zusammensetzung bereitzustellen.Of the Invention is in contrast the object of the invention to avoid the disadvantages mentioned above and a cost-effective manufacturable and especially for civil applications stable explosive composition provide.
Erfindungsgemäß wird hierzu eine explosionsfähige Zusammensetzung zur Verwendung in einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge, mit einem Brennstoff aus einem mikro- oder nanostrukturierten porösen Feststoff und einem bei Raumtemperatur festen oder flüssigen Oxidationsmittel vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Oxidationsmittel aus der aus Schwefel, Selen, Tellur, Brom, Jod, Phosphor und Arsen sowie deren Mischungen und sauerstofffreien Verbindungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Vorzugsweise besteht die erfindungsgemäße Zusammensetzung aus dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel.According to the invention for this purpose an explosive Composition for use in a safety device for vehicles, with a fuel of a micro- or nanostructured porous solid and an oxidant which is solid or liquid at room temperature, which is characterized in that the oxidizing agent from the from sulfur, selenium, tellurium, bromine, iodine, phosphorus and arsenic as well their mixtures and oxygen-free compounds existing group selected is. Preferably, the composition according to the invention consists of the Fuel and the oxidizer.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Oxidationsmittel zeigen eine hohe Bindungsenergie zu Silizium und dabei auch eine ausreichend hohe Explosionswärme. Sie sind zudem leicht verdampfbar oder sublimierbar und lassen sich deshalb gut in Verfahren zur chemischen oder physikalischen Abscheidung aus der Gasphase (CVD- oder PVD-Verfahren) einsetzen. Eine Reihe der erfindungsgemäß zu verwendenden Oxidationsmittel ist darüber hinaus gut in unpolaren, leicht flüchtigen organischen Lösungsmitteln löslich. Diese Oxidationsmittel, wie beispielsweise Schwefel und Jod, lösen sich darüber hinaus in dem ebenfalls unpolaren Lösungsmittel Kohlendioxid wesentlich besser als die polaren Sauerstoffsalze. Daher können die erfindungsgemäß zu verwendenden Oxidationsmittel sehr einfach unter Verwendung von überkritischem Kohlendioxid in die Poren des mikro- oder nanostrukturierten Brennstoffs eingebracht werden. Nach dem Abdampfen der Lösungsmittel verbleibt rückstandsfrei nur das Oxidationsmittel in der porösen Struktur des Brennstoffs.The oxidizing agents to be used according to the invention show a high binding energy to silicon and at the same time a sufficiently high heat of explosion. They are also easily vaporizable or sublimable and therefore can be well used in chemical or physical vapor deposition (CVD or PVD) processes. In addition, a number of the oxidizing agents to be used according to the invention are readily soluble in nonpolar, readily volatile organic solvents. These oxidants, such as beispielswei In addition, sulfur and iodine dissolve much better in the likewise non-polar solvent carbon dioxide than the polar oxygen salts. Therefore, the oxidizing agents to be used in the present invention can be easily introduced into the pores of the micro- or nanostructured fuel using supercritical carbon dioxide. After evaporation of the solvent remains residue-free, only the oxidant in the porous structure of the fuel.
Bei Verwendung von Schwefel als Oxidationsmittel ist aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes von 110°C auch das direkte Einbringen des geschmolzenen Oxidationsmittels in die Poren des mikro- oder nanostrukturierten Brennstoffs ohne Verunreinigungen möglich.at Use of sulfur as the oxidant is due to the low Melting point of 110 ° C also the direct introduction of the molten oxidizing agent into the pores of the micro- or nanostructured fuel without Impurities possible.
Die genannten Oxidationsmittel können somit wesentlich leichter in stöchiometrischen Mengen in den nanostrukturierten Brennstoff eingebracht werden. Sie gewähren somit gleichzeitig eine hohe Explosionswärme und eine gute Handhabbarkeit bei der Befüllung der Poren des nanostrukturierten Brennstoffs.The mentioned oxidizing agent can thus much easier in stoichiometric Quantities are introduced into the nanostructured fuel. You grant thus at the same time a high heat of explosion and good handling at the filling the pores of the nanostructured fuel.
Übliche sauerstoffhaltige und salzartige Oxidationsmittel zeichnen sich außerdem durch mehr oder weniger stark ausgeprägte Hygroskopizität aus. Diese Stoffe erfordern somit einen hohen verfahrenstechnischen Aufwand, da die Gegenwart von Wasser oder Luftfeuchtigkeit sicher ausgeschlossen werden muß. Darüber hinaus müssen die mit diesen Stoffen hergestellten Zusammensetzungen hermetisch verschlossen werden, um die Funktionsfähigkeit über die gesamte Lebensdauer der Struktur von bis zu 15 Jahren sicherzustellen. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Oxidationsmittel, insbesondere des nicht hygroskopischen Schwefels, sind auch diese Nachteile sicher beseitigt.Usual oxygenated and salt-like oxidants are also more or less strong hygroscopicity out. These substances thus require a high procedural Effort, since the presence of water or humidity safe must be excluded. About that have to go out hermetically the compositions made with these materials be closed to the functionality over the entire life structure of up to 15 years. By use the oxidizing agent according to the invention, especially non-hygroscopic sulfur, these are also Disadvantages safely eliminated.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen explosionsfähigen Zusammensetzung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Oxidationsmittel in einem Lösungsmittel gelöst und in die Poren des nanostrukturierten Brennstoffs eingebracht wird. Insbesondere die Verwendung eines unpolaren Lösungsmittels stellt eine gute Löslichkeit der gleichfalls unpolaren Oxidationsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung sicher. Das Lösungsmittel soll sich ferner rückstandsfrei aus der porösen Brennstoffstruktur verdampfen lassen. Damit ist die Einstellung stöchiometrischer Zusammensetzungen aus Brennstoff und Oxidationsmittel wesentlich erleichtert. Als Lösungsmittel eignen sich insbesondere überkritisches Kohlendioxid, Schwefelkohlenstoff Tetrachlormethan sowie aromatische und gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe. Allgemein kann davon ausgegangen werden, daß Lösungsmittel mit einer Polarität nach Reichardt von ET (30)/kcal/mol ≥50 verwendet werden können.The invention further provides a process for the preparation of the explosive composition according to the invention, which is characterized in that the oxidizing agent is dissolved in a solvent and introduced into the pores of the nanostructured fuel. In particular, the use of a nonpolar solvent ensures good solubility of the equally non-polar oxidants according to the present invention. Furthermore, the solvent should be able to evaporate without residue from the porous fuel structure. Thus, the adjustment of stoichiometric compositions of fuel and oxidant is much easier. Particularly suitable solvents are supercritical carbon dioxide, carbon disulfide, carbon tetrachloride and aromatic and saturated aliphatic hydrocarbons. Generally, it can be considered that solvents having a Reichardt polarity of E T (30) / kcal / mol ≥ 50 can be used.
Der mikro- oder nanostrukturierte Brennstoff ist vorzugsweise ein Festkörper mit einem schwammartigen Gerüst aus amorphen, teilkristallinen oder kristallinen Partikeln mit einer Strukturgröße von zwischen etwa 2 nm und 1000 nm, und weist eine Porosität (VPoren/VProbe) von zwischen 10 % und 98 %, bevorzugt zwischen 40 und 80% auf. Der Brennstoff kann eine spezifische Oberfläche von bis zu 1000 m2/cm3, bevorzugt zwischen 200 und 1000 m2/cm3 aufweisen.The micro- or nanostructured fuel is preferably a solid having a sponge-like framework of amorphous, semi-crystalline or crystalline particles having a feature size of between about 2 nm and 1000 nm, and has a porosity (V pores / V sample ) of between 10% and 98 %, preferably between 40 and 80%. The fuel may have a specific surface area of up to 1000 m 2 / cm 3 , preferably between 200 and 1000 m 2 / cm 3 .
Die Strukturgröße bzw. die Größe und die Gestalt der Poren, lassen sich dabei in einem weiten Bereich variieren. Die Strukturgröße gibt die durchschnittliche Größe der Partikel an, aus denen der Brennstoff aufgebaut ist, und liegt bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 50 nm, besonders bevorzugt zwischen 2 nm und 10 nm. Die Porengröße liegt bevorzugt in einem Bereich von zwischen 2 nm und 1000 nm.The Structure size or the size and the shape The pores can be varied over a wide range. The structure size gives the average size of the particles on which the fuel is composed, and is preferred in a range from 2 to 50 nm, more preferably between 2 nm and 10 nm. The pore size is preferably in a range of between 2 nm and 1000 nm.
Der poröse Brennstoff ist vorzugsweise ein Halbleitermaterial, und besonders bevorzugt aus der aus Si, Ge, SiGe, SiC, InP und GaAs bestehenden Gruppe ausgewählt. Die Herstellung von mikro- oder nanostrukturierten porösen Materialien aus diesen Stoffen ist in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben. Als Herstellungsverfahren eignen sich insbesondere chemische oder physikalische Abscheidungsverfahren, wie elektrochemische Abscheidung, CVD, PVD oder Sputtern oder das Verpressen nanofeiner Partikel. Im Falle von Silizium sind diese nanofeinen Partikel durch langsames Verbrennen von Silan erhältlich.Of the porous Fuel is preferably a semiconductor material, and especially preferably from the group consisting of Si, Ge, SiGe, SiC, InP and GaAs selected. The production of micro- or nanostructured porous materials from these substances is described in the scientific literature. As a manufacturing method, in particular chemical or physical deposition processes, such as electrochemical deposition, CVD, PVD or sputtering or the pressing of nanofine particles. In the event of of silicon, these nanofine particles are due to slow burning available from silane.
Besonders bevorzugt ist der Brennstoff sogenanntes „poröses" Silizium, welches besonders einfach durch elektrochemisches Ätzen von Silizium in fluoridhaltigen Lösungen hergestellt werden kann. Die Verwendung von porösen Halbleitermaterialien, z.B. Silizium, ermöglicht die einfache Integration in bekannte Halbleiterbauteile unter Verwendung üblicher Halbleiterprozeßtechniken.Especially Preferably, the fuel is so-called "porous" silicon, which is particularly simple by electrochemical etching of silicon in fluoride-containing solutions. The Use of porous Semiconductor materials, e.g. Silicon, allows easy integration in known semiconductor devices using conventional semiconductor processing techniques.
In vorteilhafter Weise ist der poröse Brennstoff wenigstens teilweise passiviert, das heißt die innere Oberfläche des Brennstoffs ist wenigstens zum Teil mit Sauerstoff abgesättigt oder in anderer Weise so verändert, daß eine zur Reaktion mit dem Oxidator zu überwindende Aktivierungsenergie erhöht ist. Die Passivierung kann beispielsweise durch Erwärmen des Brennstoffs in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre oder Luft erfolgen. Durch die Passivierung wird eine weitere Einstellbarkeit der pyrotechnischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, wie beispielsweise deren Anzündbarkeit durch elektrische Entladung oder Einwirkung von UV-Licht, möglich.Advantageously, the porous fuel is at least partially passivated, that is, the inner surface of the fuel is at least partially saturated with oxygen or otherwise altered so that an activation energy to be overcome for reaction with the oxidizer is increased. The passivation can be carried out, for example, by heating the fuel in an oxygen-containing atmosphere or air. By the passivation is a further adjustability of the pyrotechnic properties of the composition according to the invention, such as its ignitability by electrical discharge or exposure to UV light, possible.
Da die chemische Reaktion des porösen Brennstoffes von der Oberfläche aus erfolgt, kann mittels einer weniger reaktiven Schutzschicht auf der Oberfläche der Nanopartikel die für das Zünden des Brennstoffs zu überwindende Aktivierungsenergie erhöht werden. Diese Passivierungsschicht kann nachträglich auf den porösen Brennstoff aufgebracht und aus einem inerten Material (z.B. Teflon) bestehen. Die Passivierungsschicht kann auch mittels thermischer, chemischer, physikalischer bzw. elektrochemischer Behandlung des Brennstoffes aufgebaut werden.There the chemical reaction of the porous fuel from the surface can be done by means of a less reactive protective layer on the surface the nanoparticles for the ignition fuel to be overcome Activation energy increased become. This passivation layer can subsequently affect the porous fuel applied and made of an inert material (e.g., Teflon). The Passivation layer can also be obtained by means of thermal, chemical, physical or electrochemical treatment of the fuel being constructed.
Eine stabile Passivierungsschicht kann z.B. durch Tempern des porösen Siliziums in Luft, vorzugsweise im Anschluß an das elektrochemische Ätzen und vor dem Füllen der Poren mit dem Oxidator, gebildet werden. Erfolgt das Tempern im Bereich von zwischen 150°C und 300°C, bevorzugt bei etwa 200°C, bildet sich nach bis zu ca. 1600 Minuten eine Sauerstoff-Submonolage aus Silizium-Sauerstoff-Bindungen (Si-O), welche eine höhere Bindungsenergie als die Silizium-Wasserstoff-Bindungen aufweisen. Die Oberfläche der Siliziumnanokristalle besteht hier nach dem Tempern aus H-Si-O- Komplexen, da bei etwa 200°C der Wasserstoff an der Oberfläche der Nanopartikel erhalten bleibt und Sauerstoff unter der ersten Monolage an Silizium gebunden wird. Wird das Tempern bei Temperaturen über etwa 300°C durchgeführt (z.B. 700°C, 30 Sekunden), wird der Wasserstoff von der Oberfläche der Nanopartikel abgetrieben und es bilden sich Schichten aus "reinen" Si-O-Bindungen. Derart getemperte und mit Oxidationsmittel gefüllte Proben sind extrem stabil und handhabungssicher, können aber dennoch mittels einer plötzlichen Erwärmung zur Explosion gebracht werden.A stable passivation layer may e.g. by annealing the porous silicon in air, preferably following the electrochemical etching and before filling the pores are formed with the oxidizer. If the annealing occurs in the range of between 150 ° C and 300 ° C, preferably at about 200 ° C, forms up to about 1600 minutes, an oxygen submonolayer from silicon-oxygen bonds (Si-O), which has a higher binding energy as the silicon-hydrogen bonds exhibit. The surface The silicon nanocrystals are here after annealing from H-Si-O complexes, because at about 200 ° C the hydrogen at the surface The nanoparticles are retained and oxygen is under the first Monolayer is bound to silicon. If annealing at temperatures above about 300 ° C performed (e.g. 700 ° C, 30 Seconds), the hydrogen is driven off the surface of the nanoparticles and layers of "pure" Si-O bonds are formed. So tempered and filled with oxidant Samples are extremely stable and easy to handle, but can nevertheless by means of a sudden warming to be exploded.
Die Passivierung der Oberfläche des porösen Brennstoffs erhöht auch die Langzeitstabilität der explosionsfähigen Zusammensetzung, da eine zeitliche Änderung der Oberflächeneigenschaften des Brennstoffs unter Einfluß des Oxidationsmittels nicht mehr eintreten kann.The Passivation of the surface of the porous one Fuel increases also the long-term stability the explosive Composition, since a temporal change in surface properties of the fuel under the influence of Oxidizing agent can no longer occur.
Das Oxidationsmittel besteht bevorzugt ganz oder teilweise aus Jod, Schwefel oder sauerstofffreien Schwefelverbindungen. Diese Oxidationsmittel sind in unpolaren organischen Lösungsmitteln leicht löslich und lassen sich rückstandsfrei in die poröse Brennstoffstruktur einbringen. Sie sind zudem auch gegenüber nicht-passiviertem porösen Silizium lagerstabil. Bei diesen Oxidationsmitteln kann somit je nach den bestehenden Anforderungen auf die Erzeugung der oben beschriebenen Passivierungsschicht verzichtet werden.The Oxidizing agent consists preferably completely or partly of iodine, Sulfur or oxygen-free sulfur compounds. These oxidants are in non-polar organic solvents easily soluble and can be left without residue into the porous fuel structure contribute. They are also opposite non-passivated porous silicon storage stable. With these oxidizing agents can thus depending on the existing requirements for the production of those described above Passivation layer can be omitted.
Der Oxidator und der Brennstoff können etwa in einem stöchiometrischen Verhältnis vorliegen. Je nach Anwendungszweck kann der Oxidator im Verhältnis zum Brennstoff aber auch überbilanziert oder unterbilanziert sein.Of the Oxidizer and the fuel can be about in a stoichiometric relationship available. Depending on the application, the oxidizer can be used in relation to Fuel but also over-balanced or to be under-funded.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung weist zudem eine hohe Strukturfestigkeit auf, da der Brennstoff als feste, formgebende Matrix vorliegt. Die Zusammensetzung kann somit als tragendes Bauteil in pyrotechnischen Gegenständen, z.B. Anzündern, verwendet werden. Außerdem sind die aus der Halbleitertechnik und Mikromechanik bekannten Herstellungsverfahren anwendbar. Damit besteht die Möglichkeit zu kostengünstiger Produktion unter Verwendung von Standardbauteilen. Insbesondere wird die vollständige Integration der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in Halbleiterschaltkreise ermöglicht.The composition according to the invention In addition, a high structural strength, since the fuel as solid, forming matrix is present. The composition can thus be considered supporting member in pyrotechnic articles, e.g. Igniting, used become. Furthermore are the manufacturing processes known from semiconductor technology and micromechanics applicable. There is the possibility too cheaper Production using standard components. Especially will the full Integration of the composition according to the invention in semiconductor circuits enabled.
Gegenstand der Erfindung sind somit auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung als Bestandteil eines Anzünders. Dieser Anzünder kann in vorteilhafter Weise in einem Halbleiterschaltkreis integriert sein. Insbe sondere kann der Anzünder Bestandteil eines Sicherheitssystems in Fahrzeugen, wie beispielsweise eines Gasgenerators für einen Gurtstraffer oder ein Gassackmodul sein.object The invention thus also relates to the use of the composition according to the invention as part of a lighter. This lighter can be advantageously integrated in a semiconductor circuit be. In particular, special can the lighter Part of a safety system in vehicles, such as a gas generator for be a belt tensioner or a gas bag module.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of a preferred embodiment.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen explosionsfähigen Zusammensetzung wurde zunächst poröses, nanostrukturiertes Silizium durch elektrochemisches Ätzen gemäß dem in Materials Science and Engineering B 69 – 70 (2000) 11 – 22 oder Phys. Rev. Lett. (2001), 87, 68 301 ff., beschriebenen Verfahren bereitgestellt. Hierzu wurde ein Siliziumsubstrat in einer Ätzzelle als Anode geschaltet und in einem fluorwasserstoffhaltigen Elektrolyten, beispielsweise einem Gemisch aus gleichen Volumenanteilen von Ethanol und konzentrierter Fluorwasserstoffsäure (50 %ig) bei einem Anodisierungsstrom von zwischen 20 und 70 mA/cm2 behandelt. Die Porosität des so erhaltenen Siliziums lag im Bereich zwischen 40 % und 80 %. Die Strukturgröße variierte zwischen 2 und 10 nm.For the preparation of the explosive composition according to the invention, initially porous, nanostructured silicon was obtained by electrochemical etching according to the method described in Materials Science and Engineering B 69-70 (2000) 11-22 or Phys. Rev. Lett. (2001), 87, 68 301 et seq. For this purpose, a silicon substrate was connected as an anode in an etching cell and treated in a hydrogen fluoride-containing electrolyte, for example a mixture of equal volume proportions of ethanol and concentrated hydrofluoric acid (50% strength) at an anodization current of between 20 and 70 mA / cm 2 . The porosity of the silicon thus obtained ranged between 40% and 80%. The structure size varied between 2 and 10 nm.
Das so erhaltene poröse Silizium wurde 26 h bei 200°C an Luft getempert, dann mit einer gesättigten Lösung von Schwefel in Schwefelkohlenstoff getränkt und anschließend an Luft getrocknet. Mit Hilfe eines elektrischen Funkens konnte eine starke Explosion ausgelöst werden. Die Zusammensetzung zeigte in einem Lagerversuch bei 104°C über 400 Stunden keine wesentliche Gewichtszunahme.The thus obtained porous Silicon was at 200 ° C for 26 h tempered in air, then with a saturated solution of sulfur in carbon disulfide soaked and subsequently dried in air. With the help of an electric spark could triggered a strong explosion become. The composition showed in a storage test at 104 ° C over 400 hours no significant weight gain.
Die Ergebnisse zeigen, daß sich das System poröses Silizium/Schwefel zur Verwendung als explosionsfähiges Material eignet. Über die Porosität des porösen Siliziums kann die Stärke der Explosion gesteuert werden, da das Porenvolumen die Menge des eingebrachten Oxidationsmittels und damit die Stöchiometrie der Reaktionspartner festlegt. Die Oxidation erfolgt jedoch nicht spontan, sondern läßt sich beispielsweise durch einen Stromimpuls gezielt auslösen.The Results show that the system porous Silicon / sulfur is suitable for use as an explosive material. About the Porosity of porous Silicon can be the strength The explosion can be controlled because the pore volume is the amount of introduced oxidant and thus the stoichiometry of the reactants sets. The oxidation is not spontaneous, but can be, for example Trigger targeted by a current pulse.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann insbesondere in einem Anzünder von sicherheitstechnischen Einrichtungen für Fahrzeuge, beispielsweise Gassackmodulen oder Gurtstraffern, verwendet werden. Derartige Anzünder können vorteilhaft mit bekannten Verfahren der Halbleiter- bzw. Siliziumprozesstechnik hergestellt werden. Insbesondere ist eine einfache und kostengünstige Herstellung mit hoher Präzision bereits im Batchprozess auf Waverebene möglich.The Composition according to the invention can especially in a lighter of safety equipment for vehicles, for example Gas bag modules or belt tensioners, are used. Such lighters can be advantageous with known methods of semiconductor or silicon process technology getting produced. In particular, a simple and inexpensive production with high precision already possible in the batch process on the wavelenayer.
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| EP1553070A2 (en) | 2005-07-13 |
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