|
Создали пуленепробиваемый материал, прочнее Кевлара
|
|
|
|
По данным Национального института юстиции, с момента изобретения кевлара в 1960-х годах это сверхпрочное синтетическое волокно, вплетенное в прочные бронежилеты, спасло жизни по меньшей мере 3000 полицейских. Во многих отношениях это чудо материаловедения, и хотя характеристики кевлара и его производство со временем улучшились, ученые разработали несколько кандидатов, которые могли бы заменить Кевлар в следующем поколении - молекулярную “кольчугу”, другой материал на основе полимеров под названием Dyneema, а также паучий шелк.
|
|
|
|
Теперь ученые, возможно, разработали еще одного конкурента кевларовой короне — легкий материал, который в три раза прочнее кевлара, толщиной всего 1,8 миллиметра и пронизан углеродными нанотрубками (CNT).
|
|
|
|
Вы, вероятно, слышали об этих наноразмерных углеродных трубках — они известны как исключительной теплопроводностью (именно поэтому ученые экспериментируют с их использованием для замены кремния в компьютерных чипах), так и невероятно высокой прочностью на разрыв. Последняя из этих характеристик особенно заинтересовала Цзинь Чжана из Пекинского университета, который потратил шесть лет на разработку материалов, превосходящих кевлар.
|
|
|
|
“Сверхвысокая динамическая прочность и ударопрочность имеют решающее значение для волокнистых материалов, применяемых для защиты от ударов. К ним относятся пуленепробиваемые доспехи, транспортные средства и самолеты”, - сказал Чжан в интервью New Scientist. “Наше новое волокно значительно превосходит все известные макроскопические полимерные волокна с высокими эксплуатационными характеристиками. Наша ткань по своим свойствам полностью превосходит кевлар”.
|
|
|
|
|
|
|
Это не просто ругательства, как видно из исследования, знакомящего мир с материалом, опубликованного в журнале Matter. В своем исследовании Чжан и его коллеги описывают, как они совместили CNT с арамидным полимером — синтетическим материалом, также известным своей огромной прочностью и термостойкостью (и который также используется при производстве кевлара). Как правило, когда вы пытаетесь изготовить эти полимеры, они становятся более хрупкими. Но именно здесь на помощь приходят CNT.
|
|
|
|
Углеродные нанотрубки, которые технически называются обработанными длинными одностенными нанотрубками (tl—SWNTS), чрезвычайно прочны, и каждая из них толщиной с человеческий волос. Исследователи сначала заставили арамидные цепи и CNT быть параллельными, сделав их более гибкими, а затем растянули их до нужного положения. Такая наноразмерная структура позволила компонентам надежно закрепиться на своих местах и избежать проскальзывания друг мимо друга, что позволило материалу поглощать больше энергии (например, при более сильных ударах) без разрушения.
|
|
|
|
После серии баллистических испытаний Чжан и его команда подтвердили, что их материал, армированный углеродными нанотрубками, способен поглощать 706,1 мегаджоулей на кубический метр, что, по их словам, вдвое превышает текущий рекорд.
|
|
|
|
“Поиск компромисса между прочностью и ударной вязкостью является постоянной проблемой в материаловедении”, - пишут авторы. “Эта работа дает новое понимание и реальный путь для использования внутренних механических характеристик полимерных цепей на макроуровне”.
|
|
|
|
Синтетические полимеры, такие как кевлар и Dyneema, представляют собой высочайшие достижения человечества в области инновационной баллистической защиты, но исследования, подобные этому, показывают, что нам еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы достигнем настоящей вершины.
|
|
|
|
Источник
|
