Ionische Flüssigkeiten – ILs, TRILs, TSILs

Hochenergetische ionische Flüssigkeiten

Ionische Flüssigkeiten sind geschmolzene Salze mit niedrigem Schmelzpunkt (unter 100°C). Sie bestehen aus einem großen und asymmetrischen organischen Kation und einem organischen oder anorganischen Anion. Zu ihren Vorteilen zählen niedriger Dampfdruck, ein weiter Temperaturbereich, in dem sie in flüssiger Form vorliegen, hohe Stabilität, die Fähigkeit, viele Verbindungen zu lösen und eine hohe Leitfähigkeit. In den letzten Jahren ist das Interesse an ionischen Flüssigkeiten als umweltfreundliche Alternative zu organischen Lösungsmitteln und in Bereichen wie der organischen Synthese, Elektrochemie, Trenn- und Analysetechniken, Materialchemie und anderen gewachsen.

Durch die Wahl einer geeigneten Verbindungsstruktur können hochenergetische ionische Flüssigkeiten erhalten werden, die als Sprengstoffe oder Raketentreibstoffe Anwendung finden können. Somit können sie erfolgreich das derzeit verwendete Hydrazin ersetzen, das eine flüchtige, giftige und krebserregende Substanz ist. Ionische Flüssigkeiten haben zudem den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer geringen Toxizität und sehr geringen Flüchtigkeit leicht zu verarbeiten sind. Viele ionische Flüssigkeiten zeigen bei Kontakt mit einigen Oxidationsmitteln eine Selbstentzündung (hypergolisch). Dieses Merkmal ist beim Raketenantrieb sehr wünschenswert, da die Zündung beider Komponenten spontan erfolgt und kein zusätzliches Zündsystem oder Katalysator erforderlich ist. Ein wichtiger Parameter, der hypergolen Kraftstoff charakterisiert, ist sein Zündverzug. Dies ist die Initiierungszeit, die ab dem Zeitpunkt vergeht, an dem der Brennstoff (zB ionische Flüssigkeit) und das Oxidationsmittel miteinander in Kontakt kommen. Es ist bevorzugt, dass dieser Parameter so niedrig wie möglich ist. Durch richtig ausgewählte Stoffe und Oxidationsmittel können sehr kurze Zündverzugszeiten erreicht werden. Derzeit ist das typische verwendete hypergolische System Dimethylhydrazin und Diazotiumtetroxid oder rauchende rote Salpetersäure. Alle diese Verbindungen sind stark reizend, giftig und gefährlich. Ionische Flüssigkeiten sind eine viel vorteilhaftere Alternative, zumal einige Verbindungen mit hochkonzentriertem Wasserstoffperoxid entzündet werden, das eine ziemlich sichere, aber meist ungiftige Substanz ist.

Wir konzipieren für Sie eine ionische Flüssigkeit mit den erwarteten Eigenschaften – TSILs (task Specific Ionic Liquids).

Die folgende Tabelle zeigt häufig verwendete Gruppen von Kationen und Anionen zur Herstellung hochenergetischer ionischer Flüssigkeiten. Als Kationen werden oft geeignete Derivate heterocyclischer Verbindungen (wie Imidazol) verwendet, zu diesem Zweck werden Produkte mit Substituenten wie 1-Butyl-3-methylimidazol, 1-Ethyl-3-methylimidazol, 1-Allyl-3-ethylimidazol etc. erhalten durch chemische Synthese. In ähnlicher Weise können die verwendeten Anionen aus dem Borhydrid geeignet modifiziert werden, um Cyanoborhydrid oder Dicyanoborhydrid zu bilden. Dies bedeutet, dass die Anzahl der möglichen ionischen Flüssigkeiten, die gebildet werden können, im Wesentlichen unbegrenzt ist.