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O poder da matéria explosiva: por que o nitrogênio sólido sob alta pressão se torna o material não nuclear mais forte?
O nitrogênio sólido, embora relativamente desconhecido na pesquisa acadêmica, tem um poder explosivo surpreendente quando colocado sob alta pressão, tornando-o um dos materiais não nucleares mais fortes conhecidos. As propriedades do nitrogênio sólido e suas mudanças em ambientes extremos fazem dele um importante objeto de pesquisa para exploração espacial e outras aplicações industriais.
O nitrogênio sólido é um material com alta densidade energética que pode liberar enormes quantidades de energia em um ambiente de alta pressão, superando qualquer outro material não nuclear.
Formação e descoberta de nitrogênio sólido
A história do nitrogênio sólido remonta a 1884, quando o pesquisador Karol Olszewski conseguiu solidificar o nitrogênio por meio do resfriamento do nitrogênio líquido. Esse processo não apenas abriu caminho para a formação de nitrogênio sólido, mas também permitiu que os pesquisadores criassem a temperatura mais baixa do mundo naquela época: 48 K.
Com o avanço da ciência e da tecnologia, a tecnologia para geração de nitrogênio sólido também está em constante evolução. Os laboratórios modernos geralmente usam o método de evaporação de nitrogênio líquido em um ambiente de vácuo para obter nitrogênio sólido poroso.
Nitrogênio sólido na natureza
O nitrogênio sólido não existe apenas em laboratórios, mas também é um componente importante de muitos corpos celestes no sistema solar externo. Por exemplo, grande parte da superfície de Plutão é coberta por nitrogênio sólido, misturado com monóxido de carbono sólido e metano, que foram observados diretamente pela primeira vez em 2015 pela sonda New Horizons. Na lua de Netuno, Tritão, foi detectado pela Voyager 2 em 1989. Essas descobertas destacam a presença generalizada de nitrogênio sólido no universo.
O nitrogênio sólido ainda é relativamente volátil em temperaturas extremamente baixas e pode sublimar diretamente para o estado gasoso ou condensar-se em nitrogênio congelado.
Nitrogênio sólido sob alta pressão
Sob alta pressão, as propriedades do nitrogênio sólido mudam drasticamente. Quando a pressão ambiente atinge 50 GPa, o nitrogênio sólido passa por um processo de polimerização. Neste momento, o ponto de fusão do nitrogênio sólido aumenta com o aumento da pressão, e uma estabilidade ainda maior é alcançada. Por meio da tecnologia de alta pressão, podemos produzir novos polímeros de nitrogênio, como nitrogênio sólido com estruturas escalonadas, que podem atingir níveis surpreendentes de densidade de energia, tornando esse tipo de material de nitrogênio extremamente promissor para aplicações civis e militares.
Propriedades explosivas do nitrogênio sólido
Hoje, a propriedade mais intrigante do nitrogênio sólido é seu potencial como explosivo. Experimentos mostraram que a densidade energética do nitrogênio sólido pode atingir níveis sem precedentes, excedendo a dos explosivos tradicionais e outros materiais não nucleares. A maneira como sua energia explosiva é liberada permite que ela gere instantaneamente enormes ondas de pressão e ondas de choque, podendo causar muitos danos em uma área pequena. Isso faz do nitrogênio sólido uma potencial fonte alternativa de energia que pode até ter lugar em sistemas de propulsão de foguetes.
Pesquisadores têm explorado aplicações para nitrogênio sólido, na esperança de usar suas poderosas propriedades explosivas para penetrar em vários campos da indústria e da ciência.
Aplicações futuras de nitrogênio sólido
A pesquisa sobre nitrogênio sólido continua avançando, com muitos cientistas tentando descobrir o potencial deste material. Algumas aplicações podem incluir novos propulsores de foguetes, agentes de reparo para danos urbanos e até mesmo materiais de propulsão na indústria aeroespacial. O nitrogênio sólido não apenas mudará nossa compreensão básica dos materiais, mas também poderá ter impactos econômicos e sociais de longo alcance no futuro.
No entanto, também precisamos considerar a segurança e a sustentabilidade do nitrogênio sólido nessas aplicações potenciais. O nitrogênio sólido nos permitirá dar maiores passos na tecnologia no futuro ou se tornará um perigo imprevisto?
