Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Ultraľahký materiál z malých uhlíkových výstuh prekoná aj kevlar

Ultraľahký materiál z malých uhlíkových výstuh prekoná aj kevlar
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
6. 7. 2021
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Ľahká a štíhla forma sú dva veľmi žiaduce atribúty, čo sa týka zbrojných materiálov novej generácie a vedci dosahujú v tejto oblasti pôsobivé výsledky. Posledný príklad pochádza z MIT, kde sa materiálovým výskumníkom podarilo vytvoriť nový ultraľahký materiál brnenia, ktorý údajne prekonáva kevlar a oceľ.

Východiskovým bodom pre sľubný nový materiál bola fotocitlivá živica, ktorá bola ošetrená lasermi, aby vznikol mriežkovaný vzor tvorený opakujúcimi sa mikroskopickými vzperami. Tento materiál sa potom vložil do vysokoteplotnej vákuovej komory, ktorá premieňala polymér na ultraľahký uhlík s architektúrou pôvodne inšpirovanou špeciálnymi penami určenými na absorpciu nárazov.

Vedci z MIT prostredníctvom testovania prišli s ultraľahkým materiálom, ktorý absorboval časticové projektily.

Tím zistil, že vlastnosti tohto mriežkového materiálu je možné zmeniť upravením jeho jemne vyladenej architektúry, pričom odlišné usporiadanie karbónových výstuh mu dáva odlišné vlastnosti. Toto je spoločná charakteristika materiálov tvorených štruktúrami v nanorozmeroch, no tím použil zaujímavý prístup k štúdii týchto efektov v podmienkach reálneho sveta.

Experimenty s nárazom zahŕňali sklíčko pokryté zlatým filmom a častice oxidu kremičitého na jednej strane. Ultrarýchly laser sa potom zacielil na sklíčko a vytvára plazmu alebo rýchlo expandujúci plyn, ktorý posiela častice odlietajúce z povrchu smerom k cieľu. Nastavením výkonu lasera sa upravila rýchlosť projektilov, čo umožnilo vedcom experimentovať s rôznymi rýchlosťami pri štúdiu potenciálu ich nového materiálu brnenia.

Častica absorbovaná do pokročilého materiálu brnenia MIT počas testovania.

V rámci testov boli častice vystreľované rýchlosťou od 40 do 1 100 metrov za sekundu, čo už je hlboko v oblasti nadzvukovej rýchlosti, zatiaľ čo vysokorýchlostné kamery zachytávali udalosti pri výskume. Tento prístup tiež umožnil testovanie rôznych vzorov s uhlíkovými vzperami rôznej hrúbky a umožnil tímu optimalizovať dizajn, kedy sa častice absorbovali do materiálu namiesto toho, aby ho roztrhli a prešli cez neho.

Podľa analýzy nového materiálu, ktorý je tenší ako šírka ľudského vlasu, dokáže absorbovať nárazy efektívnejšie ako oceľ, hliník alebo dokonca kevlar v porovnateľnej hmotnosti. S ďalším vývojom by konštrukčné princípy pre ultraľahké nárazuvzdorné materiály mohli slúžiť ako základ pre alternatívny pancier pre vojenské a vesmírne aplikácie, ktorý je ľahší a tvrdší ako tradičné materiály.

Výskum bol publikovaný v magazíne Nature Materials.

Vedci z MIT vyvinuli sľubný materiál brnenia tvorený uhlíkovými vzperami v nanomeradle.