Разработан сверхлегкий ударопрочный материал – альтернатива броне и кевлару

Разработан сверхлегкий ударопрочный материал – альтернатива броне и кевлару Новости

Группа исследователей из Массачусетского и Калифорнийского технологических институтов, а также Высшей технической школы Цюриха разработала сверхлегкий наноматериал, который может заменить кевлар, алюминий и другие ударопрочные материалы. Исследования показывают, что он эффективнее поглощает удары.

Для производства брони используются различные металлы, сплавы, пластики и композиционные вещества. Их недостатком является существенный вес. Также применяется кевлар, который считается одним из наиболее высокотехнологичных современных материалов.

Органотекстолит на основе ткани кевлара для защитных элементов бронежилета
Органотекстолит на основе ткани кевлара для защитных элементов бронежилета

Кевлар объединяет в себе механическую прочность с невысокой плотностью и массой. Кроме того, он устойчив к растяжению. В военном обмундировании кевлар выступает в качестве одного из слоев, главная задача которого – поглотить как можно большее количество энергии летящего снаряда. Этот эффект достигается благодаря особому сплетению волокон. Но даже по сравнению с кевларом наноматериал демонстрирует более высокие показатели.

Технология изготовления

Секрет прочности материала состоит в применении наноархитектуры. В основе – структуры углерода. В зависимости от их расположения слой приобретает определенные свойства. В данном случае – упругость и легкость. На первом этапе исследователи создали материал при помощи двухфотонной литографии. Метод заключается в быстром отверждении структур микроскопического размера с помощью мощного лазера и светочувствительной смолы.

Углеродный материал с наноархитектурой
Углеродный материал с наноархитектурой

При этом использовали повторяющийся узор тетракаидекаэдр. Он представляет собой решетку, состоящую из микроскопических распорок. Если в обычном состоянии углерод считается хрупким и жестким веществом, то этот тип наноархитектуры сделал его прочным и гибким.

Испытание на прочность

Следующий шаг – тестирование наноматериала на стойкость к экстремальным деформациям. Для этого его подвергли столкновениям с лазерными микрочастицами. В ходе эксперимента частицы оксида кремния (ширина 14 микрон) на высокой скорости ударялись об углеродный слой.

Интересно:  Изучен механизм полярного сияния Юпитера

Ученые имели возможность регулировать мощность лазера, чтобы изменить скорость «снарядов» микрочастиц. Она варьировалась в пределах 40-1100 м/с. Это значит, что в некоторых случаях частицы оксида кремния летели в два раза быстрее скорости звука.

Благодаря высокоскоростной съемке ученые отследили поведение материала. Оказалось, что микрочастицы встраиваются в него, а не прошивают насквозь. При этом в месте столкновения распорки стали плотнее, однако архитектуру слоя снаряды не повредили. Результаты открывают широкие перспективы для дальнейшего совершенствования технологии.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться с друзьями

Эксперт и постоянный автор научно-популярного журнала: «Как и Почему». Свидетельство о регистрации средства массовой информации ЭЛ № ФС 77 - 76533. Издание «Как и Почему» kipmu.ru входит в список социально значимых ресурсов РФ (определяет Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации).

Оцените автора
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Научно-популярный журнал: «Как и Почему»
guest
0 Комментарии
Встроенная обратна связь
Просмотр всех комментариев

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: