Вчені створили революційну тканину, яка перевершує міцність і ефективність кевлару, потенційно революціонізуючи особистий і військовий захист. Поєднуючи арамідні полімери з точно вирівняними вуглецевими нанотрубками, цей новий матеріал пропонує значно легшу та тоншу альтернативу для бронежилетів та іншого захисного спорядження.
Наука про силу
Сучасні бронежилети засновані на розподілі сили снаряда через мережу міцних волокон. Кевлар, поширений матеріал, який використовується в цих жилетах, виготовляється з арамідних полімерів — довгих ланцюгів молекул, відомих своєю винятковою міцністю. Однак під сильним навантаженням ці полімерні ланцюги можуть зрушуватися або «ковзати», обмежуючи загальний захист.
Новий підхід: вуглецеві нанотрубки на допомогу
Протягом багатьох років дослідники Пекінського університету в Китаї працювали над розробкою матеріалів, які перевершують кевлар або Dyneema, ще одну високоефективну тканину. Їх останній прорив передбачає об’єднання вуглецевих нанотрубок — надзвичайно малих, міцних циліндричних структур — із ланцюжками арамідних полімерів. Таке вирівнювання запобігає зсуву молекул полімеру під впливом високих навантажень, створюючи тканину з різко підвищеною міцністю та пружністю.
«Надзвичайно висока динамічна міцність і міцність є критичними для волокнистих матеріалів, які використовуються в захисних додатках, включаючи куленепробивну броню, транспортні засоби та літаки», — пояснює Джин Чжан, керівник проекту.
Чудова продуктивність у дії
Ця нова «вуглецева нанотрубка/гетероциклічна арамідна тканина» (незабаром з’явиться більш приваблива назва!) демонструє помітне покращення порівняно з існуючими матеріалами. Один шар тканини має товщину лише 0,6 міліметра і може зменшити швидкість кулі, що летить зі швидкістю 300 метрів на секунду, до 220 м/с. Важливо те, що дослідники підрахували, що лише трьох шарів — загальною товщиною лише 1,8 міліметра — достатньо, щоб повністю зупинити кулю. Це значне зменшення порівняно з кевларом, який зазвичай вимагає товщини щонайменше 4 міліметри, щоб забезпечити той самий рівень захисту.
Експертне підтвердження та подальші перспективи
Це інноваційне рішення заслужило схвалення експертів у цій галузі. Джулі Керні з Університету Сіднея, Австралія, описує комбінацію арамідних волокон і орієнтованих вуглецевих нанотрубок як «інноваційну». Вона підкреслює потенціал для виробництва інших нових композитів на основі цього підходу.
«Для особистого та військового захисту ці матеріали можна використовувати для легших, ефективніших бронежилетів і броні, підвищуючи безпеку без шкоди для мобільності», — каже Кейрні.
Виробнича стратегія також сумісна з існуючими промисловими процесами, прокладаючи шлях для масштабованого виробництва та практичного застосування. Ця нова тканина є значним прогресом у технології захисних матеріалів, обіцяючи легші, міцніші та ефективніші куленепробивні рішення для широкого спектру застосувань.
